Lecture recommandée
Les scientifiques créent une carte détaillée du cerveau des dinosaures, Science, theguardian.com
Laboratoire Whitmer, Perspectives
Lecture avancée
Witmer et Ridgely, Relevé anatomique : Description des endocastes de T. Rex.
Attribution Introduction
À quel point les dinosaures étaient-ils intelligents ? Comment pouvons-nous déterminer l’intelligence d’une créature a disparu depuis des millions d’années ? Une façon de le faire est d’examiner la structure de son cerveau. Bien que personne n’ait jamais vu le cerveau d’un dinosaure, nous pouvons essayer de déduire sa structure en effectuant ce que l’on appelle un endocastre du crâne. Un endocast est essentiellement un modèle tridimensionnel de l’espace intérieur du crâne, également appelé « boîte crânienne ». Il s’agit d’un espace où se trouve normalement le cerveau. Ce qui est bien, c’est que nous n’avons pas besoin de faire un moulage pour examiner la structure interne de la boîte crânienne. En fait, nous pouvons réaliser un scanner du crâne fossilisé et utiliser un ordinateur pour modéliser la structure interne du crâne. Cela nous permet de créer une assez bonne image de ce à quoi le cerveau du dinosaure aurait ressemblé. Par exemple, regardez l’endocast de ce cerveau de Tyrannosaurus Rex réalisé par le laboratoire Witmer de l’Université de l’Ohio. Cela vous semble-t-il familier ?
Endocast du cerveau d’un Tyrannosaurus. La barre d’échelle est de 4 cm.
Source : Witmer et Ridgely, 2009, The Anatomical Record
Voici le même cerveau dans le contexte du crâne entier:
Même si le T. Rex avait une énorme tête, vous pouvez voir que l’étui cérébral est en fait très petit par rapport à la taille du crâne. En fait, une grande partie du crâne est surtout constituée de la mâchoire et des sinus. Les sinus sont l’endroit où se trouvait l’épithélium olfactif, qui sert à percevoir les odeurs. On peut donc en déduire que l’odorat était très important pour ce dinosaure. À partir de là, nous pouvons prédire que les zones olfactives du cerveau du T. Rex étaient également relativement grandes. Regardez cette animation, qui montre le crâne, les sinus et l’endocastre (cerveau):
Alors revenons en arrière et regardons de près le cerveau, reconnaissez-vous certaines régions cérébrales ? Les grandes structures à l’avant sont les bulbes olfactifs (étiquetés ob) et à proximité se trouvent les hémisphères cérébraux (cer). D’autres structures que nous avons l’habitude de voir, comme le tectum optique ou le cervelet, sont difficiles à déduire et étaient probablement petites. Les branches jaunes en bas sont les nerfs crâniens qui transportent les informations sensorielles de la tête au tronc cérébral et la chose rouge ondulée est le labyrinthe vestibulaire, qui contrôle le sens de l’équilibre du dinosaure. Dans l’ensemble, le cerveau antérieur du T. Rex mesure environ 2 pouces de diamètre et 4 pouces de longueur. Pas très grand!
Que peut-on dire d’autre sur ce cerveau ? Bien qu’il ne soit pas très grand par rapport aux cerveaux des mammifères, il est assez grand par rapport aux cerveaux des autres dinosaures. Par exemple, le cerveau du sauropode Ampelosaurus est à peu près de la taille d’une noix (illustré à titre de comparaison). Cela est logique puisque les T-Rex étaient des carnivores et que les carnivores ont tendance à avoir des cerveaux plus gros qui leur permettent de chasser.
Si vous vous souvenez, nous avons récemment parlé du quotient d’encéphalisation, qui est une mesure qui compare la taille du cerveau et du corps et qui est quelque peu corrélée avec l’intelligence d’un organisme. Cette mesure du QE est problématique pour les reptiles, les oiseaux et les autres vertébrés non mammaliens, car la relation entre la taille du corps et le cerveau varie fortement d’une espèce à l’autre. Cela dit, si nous faisons un ajustement pour cela et comparons le QE du T-Rex avec celui d’un alligator, le QE du T-Rex se situe entre 1 et 2, soit environ deux fois plus que pour un grand alligator. Cela signifie-t-il que le Tyrannosaurus était plus intelligent qu’un alligator ? Pas nécessairement, tout au plus peut-on dire qu’ils sont dans la même fourchette.
Peut-être qu’une approche plus utile est de comparer l’organisation fonctionnelle des cerveaux des dinosaures avec les cerveaux des crocodiles et des oiseaux. En termes d’évolution, les dinosaures ont évolué après les crocodiles, puis les oiseaux ont évolué à partir des dinosaures, il serait donc logique qu’un cerveau de dinosaure ressemble à quelque chose comme un mélange entre un cerveau de crocodile et un cerveau d’oiseau. Dans une étude récente, Erich Jarvis et ses collègues de l’université de Duke ont réalisé des cartes fonctionnelles du cerveau des oiseaux et du cerveau des crocodiles. Grâce à des techniques spéciales de marquage génétique, ils ont pu établir des cartes fonctionnelles des différentes régions du cerveau impliquées dans le traitement des informations sensorielles et dans la production de vocalisations (ou sons). Ensuite, pour obtenir la carte du cerveau des dinosaures, les scientifiques ont simplement fusionné les cartes cérébrales des alligators et des oiseaux. Ils ont ensuite pris cette carte et l’ont superposée à un endocast du cerveau du T-Rex.
Source : Erich Jarvis, Chun-Chun Chen, Université Duke
Le cerveau du dinosaure contient six régions. L’une d’entre elles, le mésopallium, est impliquée dans les comportements et les traitements complexes. C’est la même région qui est impliquée dans l’apprentissage et la génération de chants chez les oiseaux chanteurs, ce qui suggère qu’il est techniquement possible que le T-Rex ait utilisé cette région pour communiquer avec les autres membres de son espèce. En comparant les différentes régions du cerveau d’animaux moins évolués et plus évolués que les dinosaures, nous pouvons commencer à déduire un peu comment le cerveau des dinosaures fonctionnait. Ce qui est également remarquable, c’est que même si les dinosaures ont disparu depuis des centaines de millions d’années, nous pouvons encore reconnaître dans leur cerveau des structures que les animaux vivants possèdent encore. L’organisation de base du système nerveux des vertébrés s’est maintenue pendant des millions et des millions d’années !Ressource cool : Si vous voulez explorer davantage les endocastes, cette page du laboratoire Witmer a un tas d’endocastes interactifs en 3D et des films de toutes sortes d’espèces, vivantes et éteintes, des humains, aux tigres à dents de sabre aux dinosaures.
Instructions:
Maintenant que vous avez appris comment vous pouvez utiliser la neuroanatomie comparative pour en apprendre un peu plus sur la fonction cérébrale des animaux disparus, vous allez maintenant appliquer vos compétences pour déterminer la fonction cérébrale des créatures fictives ! Pour cette mission, vous allez générer un billet de blog dans lequel vous détaillerez l’anatomie et l’organisation du cerveau de toute créature que vous pourriez imaginer.
1. Choisissez un personnage fictif ou inventez votre propre créature. Utilisez un personnage de dessin animé, votre Pokémon préféré ou votre monstre de film préféré.
2. Considérez les différentes capacités sensorielles que votre créature a, ainsi que les différents types de comportement est nécessaire pour faire. Ensuite, en vous basant sur ce que vous avez appris sur l’anatomie et l’organisation du cerveau, concevez le système nerveux de cette créature. Réfléchissez aux parties du cerveau qui seraient les plus grandes, et celles qui devraient être les plus petites. Réfléchissez aux organes sensoriels de votre créature. Et réfléchissez aux types de structures cérébrales dont vous auriez besoin pour soutenir son comportement. Par exemple, si je choisissais Bugs Bunny, son cerveau aurait probablement la forme d’un cerveau de lapin, sauf qu’étant donné qu’il marche debout, la moelle épinière et le tronc cérébral seraient à angle droit par rapport au cerveau antérieur, un peu comme chez les humains, au lieu d’être droits. Certaines régions du cerveau antérieur impliquées dans la production du langage seraient beaucoup plus grandes que chez un lapin ordinaire, tout comme les zones impliquées dans la cognition sociale, telles que le cortex préfrontal. Contrairement à un lapin normal, le cerveau de Bugs Bunny comporterait également une représentation très importante de ses mains dans son cortex somatosensoriel et moteur. Faites preuve de créativité ! N’hésitez pas à inclure des dessins, des diagrammes ou tout ce que vous voudriez nous faire savoir sur votre créature. Ou bien écrivez simplement une série de paragraphes descriptifs.
3. Une fois votre projet terminé, cliquez sur le blog de votre section dans la colonne de navigation à gauche et téléchargez tout votre matériel, y compris les images et le texte, dans un nouveau billet de blog. Assurez-vous d’inclure une image de votre créature.