La vision ancestrale a façonné le cerveau croisé animal

Chez les animaux à quatre membres, chaque côté du cerveau dirige généralement les mouvements et enregistre les sensations du côté opposé du corps. Un article scientifique publié dans Frontiers in Neuroanatomy avance que ce câblage croisé pourrait être apparu il y a environ un demi-milliard d'années, lorsque les systèmes nerveux émergents ont développé de nouvelles voies autour de structures sensorielles primitives.

Les auteurs, le Dr Martin Wessendorf et Daniel Wang de l'Université du Minnesota, se sont concentrés sur les circuits neuronaux des tétrapodes, un groupe comprenant les amphibiens, les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Dans les yeux des vertébrés, le cristallin inverse les images projetées sur la rétine, envoyant des signaux à travers le chiasma optique afin que chaque hémisphère reçoive des informations du champ visuel opposé. Ces signaux alimentent le tectum optique, une région ancienne du mésencéphale présente chez tous les vertébrés.

Voies sensorielles et motrices

Les chercheurs ont examiné plusieurs voies qui relient le système nerveux central. L'une d'elles, la colonne dorsale, achemine le toucher et la proprioception vers le haut à travers la moelle épinière avant de se croiser dans le tronc cérébral. Ce réseau est présent chez les tétrapodes, mais absent chez les poissons. Une autre voie sensorielle, le faisceau spinothalamique, prend en charge les sensations de douleur et de démangeaison en se croisant au sein même de la moelle épinière, et se retrouve chez les oiseaux, les mammifères, les reptiles et les poissons cartilagineux comme les raies et les requins.

Les circuits moteurs suivent un schéma controlatéral identique. Le faisceau tectospinal déclenche des mouvements rapides en réaction aux changements environnementaux en envoyant des signaux depuis le tectum optique vers la moelle épinière opposée. De même, la voie rubrospinale s'étend du noyau rouge le long du côté opposé de la colonne vertébrale, aidant les mammifères et d'autres vertébrés à gérer les mouvements des membres.

L'adaptation des réseaux existants

Chez les mammifères, le cortex cérébral à six couches prend en charge la voie corticospinale, qui traverse la ligne médiane pour moduler les signaux sensoriels. Chez les primates et certains animaux dotés de mouvements fins des doigts, ce faisceau se connecte directement aux zones spinales commandant les muscles. Les auteurs suggèrent que les primates ont adapté ce circuit plus ancien plutôt que de développer une structure entièrement nouvelle.

Dans la mesure où chaque vertébré vivant partage un tectum optique et un chiasma optique, les scientifiques suggèrent que ces structures sont apparues chez les poissons sans mâchoires durant le Cambrien. Plutôt que de procurer un avantage immédiat pour la survie, les circuits cérébraux croisés pourraient simplement refléter des plans anatomiques transmis au fil de l'histoire évolutive.