Les progrès de l’imagerie cérébrale permettent aux chercheurs de mieux comprendre l’organisation, la composition et le fonctionnement du cerveau humain, qui n’en finit pas de nous surprendre tant ses capacités sont grandes !

 Toujours actif, il est fait pour apprendre et engrange sans cesse de nouvelles connaissances et savoir-faire. Sans même que nous en ayons conscience, il traite des milliers d’informations et nous renseigne en permanence sur le monde qui nous entoure. Il gère l’ensemble de nos raisonnements, de nos jugements et de nos décisions, qui ne sont pas toujours prises de façon rationnelle. Organisé pour la vie en société, il fait de nous des êtres sociaux.

 Organisée en trois parties, cette exposition, qui a pour commissaire scientifique Stanislas Dehaene, professeur au Collège de France et directeur de l’Unité Inserm-CEA de neuro-imagerie cognitive, rend compte des dernières découvertes sur le cerveau, met l’accent sur les processus d’apprentissage  en proposant de nombreux tests à expérimenter, et aborde les bases neuronales du comportement social.

(image avec légende)
© Blue Brain Project/Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland

1. Qu'avons-nous dans la tête ?

Si nos cerveaux ont globalement la même forme et la même organisation, vus de plus près, il n’en existe pas deux identiques. Malgré toutes nos différences, nous activons tous à peu près les mêmes régions cérébrales pour percevoir, ressentir, bouger, parler, agir, raisonner…

 De quoi est composé le cerveau ? Quelles sont les étapes de son développement ? Quels sont ses constituants élémentaires ? Quelles cellules y trouve-t-on ? Quelles relations celles-ci entretiennent-elles ? Comment communiquent-elles ?

Dans cette première partie, faites connaissance avec cet organe encore bien mystérieux et plongez dans le monde microscopique pour découvrir la structure du neurone, faire connaissance avec les cellules gliales et comprendre comment l’information circule dans le cerveau.

Voici un aperçu de quelques contenus de l'exposition

Naissance d'un cerveau Vidéo, 5 min 32 s Réalisation : Renaud Chabrier – Production : Universcience 2014 Les grandes étapes de la formation du cerveau humain et du système nerveux, depuis les premières divisions cellulaires jusqu’à l’'âge adulte, décrites et illustrées dans le journal de Martin.

"Naissance d'un cerveau"
"Par Martin, dessinateur scientifique et futur papa..."

Martin, narrateur.
-Marion est enceinte depuis 15 jours.
À l'heure où j'entame ce journal, l'embryon mesure à peine 1 millimètre.
Pour l'instant, il est constitué de trois feuillets de cellules.
La peau et le cerveau vont naître à partir du même feuillet.
D'abord, les cellules souches du système nerveux se multiplient.
Elles forment la plaque neurale.
Des signaux chimiques se propagent et mettent en place le plan de base du futur cerveau.
En deux jours, les bords de la plaque neurale se courbent pour former une gouttière.
Puis, les bords se soudent pour constituer un tube qui traverse l'embryon.
C'est la toute première ébauche du cerveau et de la moelle épinière.
Sous le dos de l'embryon, les cellules des crêtes neurales se détachent du tube pour migrer à travers tout le corps.
Elles formeront tout le système nerveux périphérique, les os du crâne et les cellules pigmentées de la peau, mais c'est une autre histoire.
Maintenant, l'embryon mesure 5 millimètres.
Le tube neural s'est dilaté en trois vésicules.
Dans leurs parois, les cellules souches prolifèrent.
Leurs noyaux oscillent entre les deux surfaces, interne et externe, mais pour se diviser, elles reviennent toujours vers la surface interne.
40 jours.
Dans le cortex, la production de neurones commence.
La plupart des cellules souches sont devenues des précurseurs de neurones.
Chaque division produit un neurone qui migre vers la surface externe en grimpant comme le long d'une liane.
Derrière lui, l'axone part pour un long voyage.
Chez l'homme et les autres primates, un deuxième type de précurseur permet d'amplifier la production des neurones.
Pendant ce temps, les premiers axones continuent à progresser.
À l'avant, le cône de croissance s'oriente grâce à des signaux chimiques distribués le long de son chemin.
Quelques jours plus tard, notre axone a trouvé ses cibles.
Beaucoup d'autres axones le suivent.
Par ce processus, les neurones pyramidaux se connectent à de nombreuses régions du cerveau et de la moelle épinière.
Et ce n'est pas fini.
Des interneurones, venant d'une région située hors du cortex, migrent pour rejoindre les neurones pyramidaux.
C'est ce qu'on voit ici chez la souris.
Une dizaine de jours se passe.
Le cerveau est maintenant divisé en cinq vésicules.
La plupart des organes sensoriels sont formés.
Dans le cas de l'œil, la rétine a émergé du cerveau.
Petit à petit, la grossesse de Marion devient visible.
Le cortex du fœtus s'agrandit et les neurones s'accumulent.
Partout, des précurseurs produisent aussi des cellules gliales destinées à nourrir, nettoyer et réguler l'activité du cerveau.
Pendant ce temps, les neurones se connectent entre eux.
Des influx nerveux commencent à se propager.
Mais maintenant, il y a trop de neurones.
Ils entrent en compétition, et les perdants s'autodétruisent.
Leurs fragments sont nettoyés par les cellules microgliales.
À trente semaines, le cortex comporte déjà six couches, comme chez l'adulte.
Il commence alors à se plisser, ce qui permet d'augmenter sa surface.
Pendant toute la fin de la grossesse, les neurones s'organisent en réseaux.
Ces derniers rentrent en activité, comme on le voit ici, chez un bébé prématuré.
Dans les dernières semaines, Lucie entend la voix de Marion, elle intègre des goûts.
Un beau jour, elle se trouve prête à découvrir le monde.
Lucie est née depuis trois mois.
Sa vivacité nous surprend tous les jours.
Ses réactions sont de plus en plus rapides grâce à la gaine de myéline qui enveloppe progressivement les axones et qui accélère la transmission de l'influx nerveux.
Ce processus ne sera terminé qu'à la fin de l'adolescence.
Lucie explore le monde.
Elle regarde, elle écoute.
Bientôt, elle aussi commencera à parler et à dessiner.
Les grands réseaux de son cerveau sont en place, pour toute la vie.
Mais à l'échelle des neurones, une multitude de connections seront formées ou éliminées au fur et à mesure de ses découvertes et de ses apprentissages.
Mon journal s'arrête ici, mais l'histoire de son cerveau est loin d'être terminée.

Un film écrit, dessiné et réalisé par Renaud Chabrier
Assisté à la vidéo par Pascal Minet
Création sonore : Thierry Bertomeu
Voix off : Yann Coeslier
Traduction : ILTI
Commissaire scientifique :
Stanislas Dehaene, professeur au Collège de France, directeur de l’unité INSERM-CEA de Neuroimagerie Cognitive, NeuroSpin
Expertise scientifique :
Alain Chedotal, directeur de recherche INSERM, responsable de l’équipe « Rôle des molécules de guidage axonal », Institut de la Vision, Inserm UMR S968, CNRS UMR 720, UPMC, PARIS
Ghislaine Dehaen-Lambertz, directrice de recherche CNRS, responsable de l’équipe « Imagerie du développement cérébral », unité INSERM-CEA de Neuroimagerie Cognitive, NeuroSpin
Jessica Dubois, chargé de recherche Inserm, unité INSERM-CEA de Neuroimagerie Cognitive, NeuroSpin
Universcience / CSI
Commissariat d’exposition : Françoise Vallas, Julia Maciel
Conception muséographique : Maud Livrozet
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Coordination de la production audiovisuelle : Florence Chanez
Merci à :
Iris Trinkler, institut du Cerveau et de la moelle épinière
Petra Hüppi, hôpital universitaire de Genève
Catherine Garel, hôpital Trousseau, Paris
Fabrice Wallois, université de Picardie, CHU d’Amiens
Erich Blechschmidt : université de Göttingen
Collection BIU Santé médecine
©Cité des sciences et de l’industrie, un lieu Universcience 2014

Voir le cerveau : intro Vidéo, 1 min 51 sec Réalisation François Demerliac - Virtuel Production 2014 Après ce film d'’introduction sur l'’histoire des techniques d'’imagerie cérébrale utilisées par les chercheurs en neurosciences, les quatre films suivants présentent chacune des techniques.

Narratrice.
-Depuis toujours, l'homme s'est intéressé au contenu de sa boîte crânienne.
Il a très vite deviné l'étroite relation entre le cerveau et les maux de tête.
L'homme a rivalisé d'imagination pour inspecter le siège de l'imagination, mais pas si vite, car pour beaucoup et jusqu'au XVIIe siècle, ce n'était pas dans le cerveau mais dans le cœur que se nichaient l'âme et l'intelligence.
À force d'observations, de dissections et d'expérimentations diverses, l'évidence s'est lentement imposée : la pensée, la mémoire, l'imagination et même l'amour se tenaient bien dans la boîte crânienne.
Après le XVIIe siècle, avec la découverte de l'électricité et le développement des sciences, les choses s'accélèrent.
On identifie les fonctions correspondant aux régions du cerveau.
Mémoire, volonté, contrôle de la respiration, parole, les ancêtres des appareils modernes pour mesurer l'activité cérébrale, commencent à voir le jour.
Depuis deux siècles, avec les progrès fulgurants de la physique, de la chimie, et l'invention de l'informatique, apparaissent des techniques d'imagerie permettant l'exploration en profondeur du cerveau en fonctionnement, c'est-à-dire, de préférence, sans avoir à le sortir de sa boîte.
"Voir le cerveau"

Alors, pour connaître l'EEG, la MEG, la TEP et l'IRM, choisissez un des objets placés devant vous.

Réalisation : François Demerliac
Compositing : Albert Coma
Voix : Noémie Martin
Musique : Michel Musseau
Direction de production : Valérie Guinfolleau
Traduction : ILTI
Production exécutive : VIRTUEL

Expertise scientifique : Denis Le Bihan, membre de l’Institut de France et directeur de NeuroSpin CEA Saclay.

Universcience/CSI :
Commissaire de l’exposition : Françoise Vallas, Julie Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Production audiovisuelle : Florence Chanez

Images :
Collection SSPL/KHARBINE-TAPABOR
Science Photo Library/akg-images
Collection privée milanaise/Costa/Leemage.
Library of Congress
Inserm-Serimedis

©Cité des sciences, un lieu Universcience, Virtuel 2014

Voir le cerveau : l'EEG Vidéo, 2 min 6 sec Réalisation François Demerliac - Virtuel Production 2014 Découvrez l'électro-encéphalographie (EEG), une des techniques d'imagerie cérébrale, utilisée par les chercheurs en neurosciences pour voir et comprendre le fonctionnement du cerveau.

"L'EEG, électroencéphalographie, expliquée par Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France"

Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France.
-L'électroencéphalographie.
Ça consiste à recueillir le champ électrique produit par les neurones en fonctionnement.
Les cellules grises échangent des ions, du sodium, du potassium, et le mouvement de ces ions génère des courants électriques et des champs magnétiques.
Avec l'EEG, on récupère les champs électriques qui se propagent à distance.
On est loin du cerveau, c'est l'intérêt de la méthode, on peut placer ces électrodes à la surface du cuir chevelu, ce qui n'est pas invasif, et recueillir les ondes radio.
L'autre grand intérêt de cette méthode, c'est que ces capteurs sont très précis en termes de résolution temporelle.
On peut suivre les ondes électriques émises par le cerveau à une cadence de l'ordre du millième de seconde, ce qui est impossible avec, par exemple, la caméra à émission de positons ou l'IRM.
Narratrice.
-L'électroencéphalographie est utilisée depuis longtemps en cas d'épilepsie, pour enregistrer ses manifestations et la localiser.
Couplée avec l'IRM fonctionnelle, elle permet d'étudier l'état de conscience de patients dans le coma ou en état végétatif chronique.
Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France.
-Une autre application, c'est l'interface cerveau-machine.
On sait maintenant piloter des robots, une main ou une jambe artificielle, par les signaux émis par le cerveau de façon électrique.
Si un accident fait que la moelle épinière a été coupée, les signaux électriques ne peuvent plus la descendre, le patient ne peut plus utiliser ses muscles, mais on pourrait imaginer, ça commence à se faire, activer les muscles par la pensée grâce aux signaux électriques enregistrés à la surface de la tête.

Réalisation : François Demerliac
Compositing : Albert Coma
Voix : Noémie Martin
Musique : Michel Musseau
Direction de production : Valérie Guinfolleau
Traduction : ILTI
Production exécutive : VIRTUEL

Expertise scientifique : Denis Le Bihan, membre de l’Institut de France et directeur de NeuroSpin CEA Saclay.

Universcience/CSI :
Commissaire de l’exposition : Françoise Vallas, Julie Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Production audiovisuelle : Florence Chanez

Images :
Bourgery Neuroanatomie – Nicolas-Henri Jacob / Wikipédia
NeuroSpin
Inserm – Centre de recherche en neurosciences de Lyon
Équipe DYCOG Inserm U1028 – CNRS UMP 5292
Virtuel

©Cité des sciences, un lieu Universcience, Virtuel 2014

Voir le cerveau : l'IRM Vidéo, 2 min 37 sec Réalisation François Demerliac - Virtuel Production 2014 Découvrez l’imagerie par résonnance magnétique (IRM), une des techniques d'imagerie cérébrale, utilisée par les chercheurs pour voir et comprendre le fonctionnement du cerveau.

"L'IRM, imagerie par résonance magnétique, expliquée par Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France"

Denis Le Bihan directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France.
-L'IRM, c'est l'imagerie par résonance magnétique.
Donc, imagerie, résonance, magnétique.
"Magnétique", pourquoi ?
Parce qu'on va aimanter les noyaux des atomes, en particulier la molécule qui nous intéresse, la molécule d'eau, qui contient de l'hydrogène, qui a des propriétés magnétiques intéressantes.
D'autre part, nous sommes constitués de beaucoup d'eau, 70 à 80 %, selon les organes.
C'est le magnétisme.
Pourquoi "résonance" ?
Une fois qu'on a aimanté ces différents noyaux, on perturbe l'aimantation au moyen d'ondes radio qui sont envoyées par une antenne.
Le retour à la normale de l'aimantation sur les molécules d'eau s'accompagne d'une émission d'ondes radio que l'on va capter par ces antennes, mettre dans une mémoire d'ordinateur, afin de reconstituer des images.
Les images qu'on obtient par IRM reflètent l'aimantation des molécules d'eau point par point dans le corps.
On a découvert que cette aimantation varie dans la matière blanche ou dans la matière grise cérébrale.
L'aimantation est très faible, et pour pouvoir avoir des signaux mesurables, on a recours à de gros aimants, comme celui-ci, qu'on trouve à l'hôpital, qui ont un champ magnétique, on parle de teslas, de 1,5 ou 3 teslas, qui valent 30 000 à 60 000 fois le champ magnétique terrestre qui sert à orienter les boussoles.
Narratrice.
-L'IRM n'émet aucune radiation dangereuse.
Elle est très utile pour le diagnostic et l'étude de maladies du cerveau, sclérose en plaques, tumeurs, vieillissement cérébral, maladies neurodégénératives.
Et l'IRM évolue.
Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France" -En dehors de l'imagerie anatomique, on a ce qu'on appelle l'IRM de diffusion, qui est une méthode un peu plus fine, permettant d'avoir des informations sur la structure des tissus.
On a des images fabuleuses des câbles qui relient les régions cérébrales.
On commence à découvrir que les anomalies de connexion pourraient expliquer certaines pathologies psychiatriques.
Et l'IRM fonctionnelle permet de voir, par exemple, le cerveau en état d'activation, de détecter les régions cérébrales que nous utilisons au quotidien ou pour des processus cognitifs élaborés.
Le futur, en deux mots, c'est d'augmenter le champ magnétique pour voir plus de détails.

Réalisation : François Demerliac
Compositing : Albert Coma
Voix : Noémie Martin
Musique : Michel Musseau
Direction de production : Valérie Guinfolleau
Traduction : ILTI
Production exécutive : VIRTUEL

Expertise scientifique : Denis Le Bihan, membre de l’Institut de France et directeur de NeuroSpin CEA Saclay.

Universcience/CSI :
Commissaire de l’exposition : Françoise Vallas, Julie Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Production audiovisuelle : Florence Chanez

Images :
Bourgery Neuroanatomie – Nicolas-Henri Jacob / Wikipédia
NeuroSpin
Inserm – Centre de recherche en neurosciences de Lyon
Équipe DYCOG Inserm U1028 – CNRS UMP 5292
Virtuel

©Cité des sciences, un lieu Universcience, Virtuel 2014

Voir le cerveau : la MEG Vidéo, 2 min 11 sec Réalisation François Demerliac - Virtuel Production 2014 Découvrez la magnétoencéphalographie (MEG), une des techniques d'imagerie cérébrale, utilisée par les chercheurs pour voir et comprendre le fonctionnement du cerveau.

"La MEG, magnétoencéphalographie, expliquée par Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France" Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France.
-La magnétoencéphalographie s'intéresse à des champs magnétiques qui sont infiniment petits émis par les neurones quand ils fonctionnent.
Le mouvement des ions dans les neurones s'accompagne de production d'un champ magnétique qui est recueilli par la magnétoencéphalographie.
Ces champs sont tellement petits qu'il faut des capteurs très sensibles, qu'on appelle des SQUID.
Ils sont refroidis à la température de l'hélium liquide, à -269 degrés.
Chaque capteur est sensible à une région particulière de l'activité électromagnétique du cerveau.
Ces signaux sont envoyés sur un ordinateur, qui va nous faire des cartes qui montrent l'activité magnétique en temps réel du cerveau selon les différentes activités cérébrales.
L'intérêt de la magnétoencéphalographie est qu'elle a une précision très bonne dans le temps, un millième de seconde à peu près, alors que d'autres techniques d'imagerie, la TEP ou l'IRM, ont une moins grande précision.
Narratrice.
-La précision temporelle de la MEG, de l'ordre d'un millième de seconde, donne des informations plus précises sur l'épilepsie, par exemple.
Couplée avec l'IRM, elle donne des indications précieuses sur sa localisation dans le cerveau, permettant de guider le geste du chirurgien s'il doit intervenir.
Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France.
-Également, dans le futur, la grande percée de la magnétoencéphalographie, grâce à sa sensibilité extraordinaire d'un point de vue temporel, c'est de pouvoir étudier les synchronisations dans le cerveau.
Ces problèmes de temporalité au niveau du cerveau sont de plus en plus importants à nos yeux.
Il est possible que certaines pathologies, notamment psychiatriques, puissent être liées à des anomalies dans ces synchronisations.
La MEG a pour mission, en particulier, de nous aider.

Réalisation : François Demerliac
Compositing : Albert Coma
Voix : Noémie Martin
Musique : Michel Musseau
Direction de production : Valérie Guinfolleau
Traduction : ILTI
Production exécutive : VIRTUEL

Expertise scientifique : Denis Le Bihan, membre de l’Institut de France et directeur de NeuroSpin CEA Saclay.

Universcience/CSI :
Commissaire de l’exposition : Françoise Vallas, Julie Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Production audiovisuelle : Florence Chanez

Images :
Bourgery Neuroanatomie – Nicolas-Henri Jacob / Wikipédia
NeuroSpin
Inserm – Centre de recherche en neurosciences de Lyon
Équipe DYCOG Inserm U1028 – CNRS UMP 5292
Virtuel

©Cité des sciences, un lieu Universcience, Virtuel 2014

Voir le cerveau : la TEP Vidéo, 2 min 10 sec Réalisation François Demerliac - Virtuel Production 2014 Découvrez la tomographie par émission de positions (TEP), une des techniques d'imagerie cérébrale, utilisée par les chercheurs pour voir et comprendre le fonctionnement du cerveau.

"La TEP, tomographie à émission de positons" "Expliquée par Denis Le Bihan, directeur du NeuroSpin, membre de l'Institut de France" Denis Le Bihan.
-Le principe de la caméra à émission de positons, la tomographie par émission de positons, c'est l'utilisation du positon, à savoir, de l'antimatière.
On va injecter, au patient, des molécules qui sont radioactives et qui émettent des positons, c'est-à-dire des charges positives qui sont l'équivalent d'électrons.
À l'instant où ils vont rencontrer les électrons qu'on a dans nos tissus, les deux vont disparaître dans un jet de lumière, deux photons qui sont émis à 180° l'un de l'autre.
Grâce à des détecteurs ultrasensibles, on est capable de trouver l'orientation de ces photons et surtout de faire des images, grâce à un ordinateur, de l'endroit du cerveau d'où ces photons ont été émis.
Finalement, on va pouvoir faire des images qui vont montrer la localisation de la molécule radioactive injectée.
Par exemple, une molécule très populaire aujourd'hui et qu'on appelle FDG, le fluorodéoxyglucose, est un faux sucre.
Cette molécule a pour particularité d'être captée par les cellules qui sont extrêmement actives, qui consomment beaucoup d'énergie, comme les cellules cancéreuses.
"CHRU de Tours" Quand on va faire des images, on va pouvoir obtenir des informations sur les endroits du corps qui sont très gourmands en sucre, par exemple, les tissus cancéreux.
Voix-off.
-La TEP permet un examen ciblé, selon la molécule radioactive qui va être préparée.
Elle est très utilisée pour le diagnostic des cancers, mais aussi pour la recherche et l'étude d'autres maladies.
Denis Le Bihan.
-Le futur de la TEP, c'est surtout dans la chimie qu'il faut le voir, dans la conception et la fabrication de nouvelles molécules, de nouveaux traceurs.
"Centre d'investigation clinique, innovation technologique, Inserm U930 - CI-IT de Tours" Voix-off.
-La conception de nouveaux médicaments radiopharmaceutiques, couplée à des études cliniques en milieu hospitalier, permet de faire aussi avancer la recherche dans le domaine des maladies neurodégénératives, commeiverscience, Virtuel 2014
ou de Parkinson.


Réalisation : François Demerliac
Compositing : Albert Coma
Voix : Noémie Martin
Musique : Michel Musseau
Direction de production : Valérie Guinfolleau
Traduction : ILTI
Production exécutive : VIRTUEL

Expertise scientifique : Denis Le Bihan, membre de l’Institut de France et directeur de NeuroSpin CEA Saclay.

Universcience/CSI :
Commissaire de l’exposition : Françoise Vallas, Julie Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard
Production audiovisuelle : Florence Chanez

Images et remerciements :
Bourgery Neuroanatomie – Nicolas-Henri Jacob / Wikipédia
CHRU de Tours, Service de Médecine Nucléaire
UMR  Inserm 930, Imagerie et Cerveau, université François-Rabelais-Rabelais de Tours
Inserm CIC IT 1415 Ultrasons et radiopharmaceutiques, CHRU de Tours
Centre d’Études et de Recherches en Radiopharmaceutiques (CERRP)
Pr Denis Guilloteau, Pr Maria-Joao santiago Ribeiro, Catherine Roussel

©Cité des sciences, un lieu Universcience, Virtuel 2014

2. Le cerveau toujours actif

Notre cerveau ne se repose jamais… même quand nous ne faisons absolument rien ! À tout moment, nous comptons sur lui. Il se transforme tout au long de la vie et ses compétences évoluent.

Dans cette deuxième partie de l’exposition, découvrez un aperçu en quatre volets des merveilleuses capacités du cerveau : Fait pour apprendre, Voir avec son cerveau, Décider pour agir et En toute conscience ?  Et testez-vous avec des jeux inspirés d’expériences de laboratoire.

Au fil des expériences que vous réaliserez sur vous-même, il sera question de la mémoire ; de la plasticité cérébrale qui permet de s’adapter à des situations changeantes ; des mécanismes cérébraux  mis en place au cours de la lecture ; de la vision et de la manière dont le cerveau interprète les informations ; de la place des émotions dans la prise de décision ; des fluctuations de la concentration ; de l’aptitude à mener plusieurs tâches en même temps ; des processus mentaux non conscients.

Voici un aperçu de quelques contenus de l'exposition

De l'émotion dans la décision Vidéo, 5 min 57 sec Réalisation : Pascal Goblot – Production : Escalenta 2014 À partir d’expériences fictives inspirées de travaux scientifiques réels, découvrez comment nous prenons nos décisions : en raisonnant ou en suivant nos émotions ?

"De l'émotion dans la décision"

"Les expériences de ce film sont inspirées d'expériences réelles"

Narrateur.
-Voilà deux yaourts.
Leur contenu est strictement identique.
Mais d'un côté, on lit sur l'étiquette "5 % de matière grasse", de l'autre, "95 % de matière maigre".
Il faut choisir.
Stéphanie Dubal, chercheuse en sciences cognitives.
-Toute prise de décision ne va pas nécessairement reposer uniquement sur des processus de raisonnement, mais peut faire intervenir des émotions.
Étienne Koechlin, chercheur en sciences cognitives.
-Il y a deux systèmes cérébraux qui participent à la décision, un système émotionnel plus archaïque ou ancien dans l'évolution, et s'est graduellement développé chez les mammifères, jusqu'à un point important chez l'homme, un système rationnel qui fait intervenir dans la décision des éléments de nature rationnelle et informative.
Narrateur.
-Dans 80 % des cas, les sujets prennent le yaourt à 95 % de matière maigre.
Leur choix a été guidé uniquement par la partie du cerveau dédiée aux émotions.
Les chercheurs sont parvenus à situer les deux systèmes, émotionnel et rationnel.
Le système émotionnel est localisé ici, dans les profondeurs de notre cerveau, parmi ce que l'on appelle les noyaux sous-corticaux.
Le système rationnel, lui, est situé là, dans une zone plus externe, le cortex préfrontal.
Stéphanie Dubal, chercheuse en sciences cognitives.
-Le système émotionnel est un système archaïque très ancien qui avait l'avantage et les propriétés d'assurer la survie de l'espèce.
Ce système permet, de façon réflexe, de faire face aux situations d'urgence.
Narrateur.
-Supposons que le sujet de l'expérience ait mangé hier un yaourt à la framboise périmé depuis longtemps.
Il en est tombé malade.
Aujourd'hui, il doit choisir entre deux nouveaux yaourts, mais de marque différente.
Étienne Koechlin, chercheur en sciences cognitives.
-En mangeant un yaourt pourri, son système émotionnel a gardé la trace de cette expérience.
Et lorsque le choix va à nouveau se présenter, le système émotionnel évitera au sujet de refaire le même choix.
Stéphanie Dubal, chercheuse en sciences cognitives.
-Pour dépasser cette réaction, il faut alors mettre en route, développer le système rationnel, qui va réaliser qu'il ne s'agit pas du même yaourt, c'est un contexte différent.
Il faut, en quelque sorte, que le système rationnel inhibe, régule, le système émotionnel.
Narrateur.
-Le sujet de l'expérience doit choisir entre des yaourts dont les couleurs et les fruits ont été mélangés.
Comment son système émotionnel et son système rationnel vont-ils réagir ?
Étienne Koechlin, chercheur en sciences cognitives.
-Le système rationnel est perdu, en quelque sorte, et le système émotionnel produit ce qu'il peut, il va identifier une couleur de yaourt qui lui semble plaisante, mais le système rationnel n'a pas grand-chose à dire, puisque les informations ont été brouillées.
Narrateur.
-L'étude des lésions du cerveau permet souvent de mieux comprendre son fonctionnement.
Le cas le plus célèbre est celui de l'Américain Phineas Gage, qui eut le crâne transpercé par une barre à mine.
La partie orbitofrontale de son cortex fut endommagée, là où se fait la jonction entre les systèmes émotionnel et rationnel.
Stéphanie Dubal, chercheuse en sciences cognitives.
-Après cet accident, le comportement émotionnel de Phineas Gage était un comportement qui ne montrait plus d'inhibitions.
Étienne Koechlin, chercheur en sciences cognitives.
-Il y a eu un découplage des deux systèmes émotionnel et rationnel.
Donc, il est essentiellement guidé par des choix de nature émotionnelle.
Narrateur.
-Faisons enfin l'hypothèse qu'un accident cérébral ait atteint le système émotionnel du sujet d'expérience.
Désormais, seul son système rationnel est aux commandes.
Montrons-lui des yaourts aux goûts plutôt bizarres.
Stéphanie Dubal, chercheuse en sciences cognitives.
-Ce choix va reposer, cette fois-ci, sur un calcul, sur l'application d'un raisonnement, qui met en évidence que les yaourts aux épinards ou aux brocolis contiennent des nutriments qui sont meilleurs pour la santé.
Donc, c'est un choix rationnel.
Narrateur.
-Lorsque le système émotionnel ne participe plus à la décision, les choix deviennent étranges.
Étienne Koechlin, chercheur en sciences cognitives.
-Donc, on a vraiment besoin des deux systèmes qui coopèrent.
L'un va donner une valence émotionnelle positive, négative, voire plus complexe dans d'autres situations.
Cela permettra à l'individu de faire les choix qui lui sont émotionnellement bénéfiques.
Inversement, le système rationnel pourra comprendre les situations et, au vu de cette compréhension, amener le sujet à faire des choix plus éclairés dans les situations qu'il rencontre.

Production exécutive Escalenta
Un film écrit par Pascal Goblot
Réalisation : Pascal Goblot, Jean-Sébastien Seguin
Stagiaire : Gabriel Benet
Avec : David Bento
Musique : Laurent Juillet, kapagama.fr
Création graphique yaourts : Jean-Luc Thierry

Crédits images
Van Horn JD, Irimia A, Torgerson CM, Chambers MC, KIKInis R et al.
Warren Anatomical Museum at Harvard Medical School et UCLA
Collection Jack and Beverly Wilgus
Phyllis Gage, Hartley/Creative Common

Expertise scientifique
Stépahnie Dubal
Institut du cerveau et de la moelle épinière (ICM)
UMR 7225/U1127 UPMC/CNRS/INSERM
Équipe Social and Affective Neuroscience, CHU Pitié-Salpêtrière
Étienne Koechlin
Directeur de recherche
Unité INSERM U960
Laboratoire de Neurosciences cognitives
École normale supérieure

Commissariat de l’exposition
Commissaire scientifique : Stanislas Dehaene
Collège de France
Directeur de l’unité mixte INSERM-CEA de Neuroimagerie cognitive
Coordination de la production audiovisuelle : Florence Chanez
Commissariat d’exposition : Françoise Vallas, Julia Maciel
Conception muséographique : Evanthia Ioannidou
Suivi muséographique : Évelyne Hiard

© Cité des sciences et de l’industrie, un lieu Universcience 2014

3. Le cerveau social

Dès la naissance, notre cerveau est pré organisé pour la vie en société et apprend à penser les autres. Reconnaître des visages, interpréter les intentions d’autrui, coopérer… tout au long de la vie, nos capacités relationnelles évoluent. Elles reposent sur l’activation de circuits neuronaux spécifiques dans certaines zones du cerveau, et même de certaines molécules comme l’ocytocine qui traite l’information sociale et agit sur le désir d’aller vers nos semblables.

Découvrez tous ces aspects passionnants au cours d’une conférence filmée un peu particulière…

6D cerveau social conf. [bande-annonce] Vidéo, 47 sec Réalisation : Les chevreaux suprématistes 2014 Sous la forme d'une conférence un peu loufoque, ce film drôle explique avec beaucoup de sérieux ce qui se passe dans notre tête lors d'une relation avec autrui.

Une présentatrice.
-C'est...
Attends !
Vas-y...
Narrateur, puis la présentatrice.
-6D Cerveau social Conf., c'est quoi ?
Une conférence.
Des technologies inédites.
-Le tapIR...
Narrateur, puis la présentatrice.
-Une mécanique bien huilée.
-Diapo.
Diapo !
Narrateur.
-Des effets spéciaux !
Des expériences participatives.
La présentatrice.
-Grâce à ce casque, nous visualiserons en live l'intérieur de votre cerveau.
Regardez !
Narrateur.
-De l'amour...
Des surprises !
Des émotions !
La présentatrice.
-Bref, une petite merveille de la relation sociale !
"6D cerveau social conf."
"Un film légèrement déjanté à découvrir dans la très sérieuse exposition C3RV34U à partir du 16 septembre 2014, à la Cité des sciences et de l'industrie."