Introduction aux Neurosciences Cognitives

Une autre façon d'étudier la structure du système nerveux est d'utiliser des techniques histologiques.

L'histologie s'appuie principalement sur des techniques de colorations, qui permettent de mettre en évidence les différents constituants du vivant. En parallèle à des techniques de microscopie, cela permet d'observer ces constituants à un niveau très fin.

La figure ci-dessous, à un niveau macroscopique, montre deux coupes frontales d'un cerveau de rongeur qui ont été baignées avec deux colorants différents. Le premier, à gauche, met en évidence les cellules nerveuses par une coloration violette. Le second, à droite, met en évidence la myéline, une substance graisseuse que l'on retrouve autour de certaines fibres nerveuses. Ce second colorant met donc en évidence les voies de communication nerveuse au niveau de la coupe du cerveau réalisée. On peut y repérer en particulier le corps calleux, à la jonction des deux hémisphères.

Cette autre figure montre, à différents niveaux de grossissement, la structure et les cellules nerveuses observées au sein du cervelet. La première vue à gauche montre un niveau macroscopique, à faible grossissement. On y voit les replis du cortex cérébelleux, proches de ceux du cortex cérébral. Sur la seconde vue, on peut observer les différentes couches cellulaires dans le cortex cérébelleux, à la façon des différentes couches observées par Brodmann dans le cortex cérébral humain. La dernière vue, tout à droite, montre grâce à un plus fort grossissement, différentes sortes de cellules nerveuses que l'on peut retrouver dans le cervelet.

Les nouvelles techniques d'histologie et de microscopie permettent maintenant de descendre à un niveau encore plus fin de résolution. On peut ainsi observer un neurone isolé avec un grossissement très fort. Pour rappel le diamètre d'un neurone peut situé entre 5 à 10 microns seulement (c'est à dire des millionièmes de mètre).

Il est important de noter que l'histologie permet aussi de colorer d'autres cellules ou constituants du système nerveux. Ce peut être des cellules gliales ou bien, comme illustré ci-dessous, le système vasculaire au niveau du cortex.

Certaines techniques de microscopie, la microscopie électronique en particulier, permettent même de descendre à un niveau d'observation qui est encore plus fin que le neurone. On peut ainsi observer des constituants du neurone ou bien certaines parties du neurone. La figure ci-dessous montre une terminaison synaptique dans laquelle on peut reconnaître des vésicules synaptiques et d'autres organites dont la taille est de l'ordre du nanomètre (milliardième de mètre !).

Pour terminer, il est maintenant possible de coupler les techniques d'histologie avec des techniques informatiques. Cela permet de pallier l'un des principaux défauts de l'histologie qui est l'observation d'une coupe dans un plan. L'informatique et l'analyses d'images permettent, à partir d'un grand nombre de coupes, de reconstituer un environnement cellulaire en 3 dimensions et de le visualiser avec des couleurs selon les types cellulaires, d'obtenir une vue éclatée si nécessaire, et aussi de visualiser sous différents angles de rotation.