Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9
33Le cerveau aux commandes
Un ballon file vers toi ; tu l’attrapes. Une demi-seconde, sans y penser — et pourtant, en cette demi-seconde, tes yeux ont signalé un objet en vol, quelque chose a calculé sa trajectoire, et des dizaines de muscles ont reçu l’ordre de faire exactement la bonne prise. Ce quelque chose est le cerveau, et ce chapitre suit ses ordres le long du câblage du corps.
33.1 Le réseau de commande
Définition 33.1 (Le système nerveux)
Le système nerveux est le réseau de commande du corps :
- le cerveau, à l’abri du crâne (Définition 17.1), est le centre : il reçoit tous les rapports et donne tous les ordres ;
- la moelle épinière, un gros câble de tissu nerveux, descend du cerveau à l’intérieur de la colonne protectrice ;
- les nerfs, fils blancs qui se ramifient du cerveau et de la moelle vers chaque organe, portent les messages — à plus de pour les plus rapides.
Proposition 33.2 (Signaler, décider, ordonner)
Toute action suit la même boucle (Proposition 5.4 en était la première esquisse) :
- les organes des sens signalent : des nerfs portent leurs messages vers le cerveau ;
- le cerveau rassemble les rapports, décide et compose les ordres ;
- des nerfs portent les ordres depuis le cerveau jusqu’aux muscles (Définition 17.6), qui se contractent sur commande.
Les organes des sens signalent, les muscles obéissent — ni les uns ni les autres ne décident jamais.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 33.3 (La prise, rejouée au ralenti)
Rejoue la demi-seconde : les yeux suivent le ballon et le signalent, sans arrêt ; le cerveau, en comparant rapport après rapport, calcule où le ballon sera ; les ordres partent en flot vers les jambes (un pas à gauche), le tronc (se pencher), le bras et les doigts (ouvrir — maintenant fermer). Aucun organe n’a « attrapé le ballon » à lui seul : les yeux, le cerveau et les muscles ont chacun joué leur ligne de Proposition 33.2.
Remarque 33.4 (Bien plus que le mouvement)
Le même cerveau qui attrape des ballons garde aussi tes souvenirs, maintient ton attention sur cette page, rêve la nuit — et fait tourner des services auxquels tu ne penses jamais : il entretient la respiration jour et nuit (Définition 26.1) et règle le rythme du cœur sur les besoins du corps (Exemple 27.7). Certains ordres, c’est à toi de les donner ; d’autres, le cerveau les donne à ta place.
33.2 Mesurer la boucle : le temps de réaction
Définition 33.5 (Temps de réaction)
La boucle est rapide, mais pas instantanée : le rapport, la décision et l’ordre prennent chacun leur part. Le délai entre un signal et la réponse du corps est le temps de réaction — pour une tâche simple (attraper, appuyer, saisir), environ un cinquième de seconde chez une personne entraînée, un peu plus chez les enfants.
Méthode 33.6 (Le test de la règle)
Le temps de réaction sans autre instrument qu’une règle :
- un camarade tient une règle suspendue à la verticale, le zéro en bas, entre ton pouce et ton index ouverts ;
- sans prévenir, il lâche ; tu attrapes la règle le plus vite possible ;
- lis où tu l’as attrapée : moins de centimètres ont défilé, plus ta boucle est rapide ;
- recommence plusieurs fois et garde ta valeur habituelle — les essais isolés sautent dans tous les sens.
La règle qui tombe change du temps en centimètres : environ correspondent à un sixième de seconde.
Exemple 33.7 (Pourquoi le passager sursaute le premier)
Un cinquième de seconde paraît nul — jusqu’à ce que la vitesse le multiplie. Une voiture lancée sur l’autoroute parcourt environ pendant un temps de réaction d’un cinquième de seconde : le conducteur n’a pas encore touché le frein, et la voiture a traversé une salle de classe. Le temps de réaction est la raison d’être des distances entre voitures, et fait de l’attention du conducteur un organe de sécurité.
Remarque 33.8 (Entraîner la boucle)
L’entraînement raccourcit et affine la boucle — non pas la vitesse des nerfs, mais l’aiguillage du cerveau. La jongleuse débutante fait tout tomber ; un mois plus tard, le même cerveau conduit les mêmes mains à travers trois balles sans effort apparent. Apprendre un savoir-faire, c’est le cerveau qui trace de meilleurs chemins — une chose de plus qui grandit avec l’exercice, comme les muscles de Méthode 17.9.
33.3 Protéger le chef
Proposition 33.9 (Sommeil, nourriture, sécurité)
Le cerveau est l’organe le mieux protégé du corps — casque du crâne, colonne vertébrale — et le plus exigeant : bien qu’il ne pèse qu’une petite part du corps, il consomme une grande part de son énergie et de son dioxygène (Proposition 27.1), et il fait son classement et ses réparations pendant le sommeil (Proposition 6.8). Un cerveau fatigué commande mal : réactions plus lentes, attention dispersée, décisions grincheuses.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 33.10 (Le casque protège la boucle)
Les os se ressoudent (Remarque 17.3) ; le tissu du cerveau, une fois gravement abîmé, le plus souvent non. C’est le calcul qui justifie le casque de vélo : le crâne plus de la mousse là où la protection du corps pourrait ne pas suffire. Une assurance bon marché pour l’organe qui dirige tout le reste.
33.4 Exercices
Exercice 33.1 ★
Nomme les trois parties du système nerveux et le rôle de chacune.
Solution
Solution de Exercice 33.1.
Le cerveau : il reçoit tous les rapports, prend toutes les décisions, donne tous les ordres. La moelle épinière : le gros câble qui descend du cerveau à l’intérieur de la colonne vertébrale. Les nerfs : les fils ramifiés qui portent les messages entre le cerveau ou la moelle et chaque organe.
Exercice 33.2 ★
Énonce la boucle de toute action en trois étapes. Quelles parties signalent, laquelle décide, lesquelles obéissent ?
Solution
Solution de Exercice 33.2.
Les organes des sens signalent au cerveau ; le cerveau décide et compose des ordres ; les nerfs portent les ordres aux muscles, qui se contractent. Les organes des sens signalent, le cerveau décide, les muscles obéissent.
Exercice 33.3 ★
Où le cerveau et la moelle épinière sont-ils protégés, chacun, et par quels os ?
Solution
Solution de Exercice 33.3.
Le cerveau dans le crâne ; la moelle épinière à l’intérieur de la colonne de petits os empilés.
Exercice 33.4 ★
Qu’est-ce que le temps de réaction ? Donne sa valeur approximative pour une tâche simple.
Solution
Solution de Exercice 33.4.
Le délai entre un signal et la réponse du corps — environ un cinquième de seconde pour une tâche simple chez une personne entraînée, un peu plus chez les enfants.
Exercice 33.5 ★
Rejoue au ralenti, comme dans Exemple 33.3 : tu marches sur quelque chose de pointu et ton pied se retire d’un coup. Qui a signalé, qui a décidé, qui a obéi ?
Solution
Solution de Exercice 33.5.
La peau du pied a signalé (toucher et douleur), le système nerveux a décidé le retrait, et les muscles de la jambe ont obéi en retirant le pied d’un coup. (Un retrait aussi rapide est en partie traité par la moelle épinière elle-même — le guichet des urgences du centre de commande.)
Exercice 33.6 ★
Donne deux services que le cerveau assure sans que tu y penses, d’après Remarque 33.4.
Solution
Solution de Exercice 33.6.
Il entretient la respiration jour et nuit, et règle le rythme du cœur sur les besoins du corps (aussi : garder les souvenirs, rêver).
Exercice 33.7 ★
Pourquoi un cerveau fatigué commande-t-il mal ? Nomme deux de ses besoins d’après Proposition 33.9.
Exercice 33.8 ★
À toi d’essayer : réalise le test de la règle de Méthode 33.6, cinq essais. Donne ta distance de prise habituelle — et dis si l’entraînement l’a améliorée.
Solution
Solution de Exercice 33.8.
Réponse libre. Les prises habituelles se situent autour de – cm ; plusieurs essais améliorent et stabilisent en général un peu la valeur.
Exercice 33.9 ★★
Pourquoi une prise instantanée n’existe-t-elle pas, si habile que soit celui qui attrape ? Réponds avec les trois étapes de la boucle.
Solution
Solution de Exercice 33.9.
Parce que toute prise doit parcourir les trois étapes — le rapport des yeux doit voyager, le cerveau doit calculer et décider, l’ordre doit revenir et les muscles se contracter — et que chaque étape prend du temps réel. L’habileté raccourcit la boucle ; rien ne la supprime.
Exercice 33.10 ★★
À l’aide de Exemple 33.7 : pourquoi le code de la route exige-t-il des distances entre voitures plutôt que simplement de bons freins ? Que change l’attention dans la boucle ?
Solution
Solution de Exercice 33.10.
Parce que les meilleurs freins n’agissent qu’après que la boucle du conducteur a tourné — et qu’à vitesse d’autoroute la voiture parcourt environ avant même que l’ordre « freine ! » n’atteigne le pied. L’espace entre les voitures est la place de la boucle. L’attention raccourcit les étapes de rapport et de décision ; un cerveau distrait ajoute des mètres.
Exercice 33.11 ★★★
La jongleuse de Remarque 33.8 s’est améliorée sans que ses nerfs conduisent plus vite. Quelle partie de la boucle s’est améliorée à la place ? Compare avec l’entraînement d’un muscle : qu’est-ce qui grandit dans chaque cas ?
Solution
Solution de Exercice 33.11.
La part du cerveau — la décision et la commande : l’entraînement a tracé de meilleurs chemins, si bien que les mêmes rapports aboutissent maintenant vite et sans effort aux bons ordres. L’entraînement d’un muscle fait grandir la force du muscle ; l’entraînement d’un savoir-faire fait grandir l’aiguillage du cerveau. L’un bâtit le moteur, l’autre le chef.