Les connexions cérébrales cachées entre nos mains et nos langues | Magazine Quanta

Un jour, alors que j’enfilais une aiguille pour coudre un bouton, j’ai remarqué que ma langue sortait. La même chose s'est produite plus tard, lorsque j'ai soigneusement découpé une photo. Puis un autre jour, alors que je me perchais de manière précaire sur une échelle en train de peindre le cadre de la fenêtre de ma maison, le voilà de nouveau !

Que se passe t-il ici? Je ne tire pas délibérément la langue lorsque je fais ces choses, alors pourquoi continue-t-elle à faire des apparitions ? Après tout, ce n’est pas comme si ce muscle lingual polyvalent avait quelque chose à voir avec le contrôle de mes mains. Droite?

Pourtant, comme je l’apprendrais, les mouvements de notre langue et de nos mains sont intimement liés à un niveau inconscient. Les racines évolutives profondes de cette interaction particulière contribuent même à expliquer comment notre cerveau peut fonctionner sans effort conscient.

Une explication courante de la raison pour laquelle nous tirons la langue lorsque nous effectuons des mouvements précis de la main s'appelle débordement du moteur. En théorie, l’enfilage d’une aiguille (ou d’autres habiletés motrices fines exigeantes) peut nécessiter tellement d’efforts cognitifs que nos circuits cérébraux sont submergés et empiètent sur les circuits adjacents, les activant de manière inappropriée. Il est certainement vrai qu'un débordement moteur peut survenir après une lésion neuronale ou dans la petite enfance quand nous apprenons à contrôler notre corps. Mais j’ai trop de respect pour notre cerveau pour croire à cette explication de « bande passante cérébrale limitée ». Comment, alors, cette étrange conversation main-bouche se produit-elle réellement ?

En traçant l'anatomie neuronale du contrôle de la langue et de la main pour identifier où un court-circuit pourrait se produire, nous constatons tout d'abord que les deux sont contrôlés par des nerfs complètement différents. C’est logique : une personne qui souffre d’une lésion de la moelle épinière qui paralyse les mains ne perd pas la capacité de parler. En effet, la langue est contrôlée par un nerf crânien, mais les mains sont contrôlées par les nerfs spinaux.

Ce sont des types de nerfs fondamentalement différents. Les nerfs crâniens pénètrent dans le crâne par de petites ouvertures et se connectent directement au cerveau. Chacun réalise une fonction sensorielle ou motrice spécifique ; le premier nerf crânien, par exemple, transmet l'odorat. La langue est contrôlée par le 12ème nerf crânien, appelé nerf hypoglosse. En revanche, les muscles contrôlant les mouvements de nos mains, comme la plupart des autres muscles de notre corps, reçoivent des instructions de nerfs qui partent de notre moelle épinière et se frayent un chemin entre nos vertèbres. Les signaux sensoriels font le voyage inverse. De toute évidence, tout court-circuit entre les circuits de commande de la langue et ceux de la main doit provenir en amont de ces deux nerfs, quelque part à l’intérieur du cerveau lui-même.

En examinant ensuite le câblage neuronal du cortex moteur du cerveau, nous constatons que les zones contrôlant la langue ne sont pas adjacentes à la région qui contrôle les doigts. Le lien entre la langue et les mains doit donc se situer ailleurs dans le cerveau, probablement dans une zone où des circuits neuronaux complexes exécutent des fonctions très sophistiquées. Après tout, l’une des fonctions les plus sophistiquées que les humains puissent remplir est la parole – en fait, elle semble être propre aux êtres humains. La prochaine chose la plus sophistiquée que nous puissions faire est de maîtriser l’utilisation des outils. Notamment, dans chacune des différentes situations où ma langue sortait, j'utilisais un outil : une aiguille, des ciseaux ou un pinceau.

Ce lien est confirmé par un article montrant que les mouvements de la main et de la bouche sont étroitement coordonnés. En fait, cette interaction améliore souvent les performances. Les artistes martiaux crient de courts propos explosifs, appelés Kiai en karaté, lorsqu'ils exécutent des mouvements de poussée ; les joueurs de tennis crient souvent en frappant la balle. Et la recherche montre que coupler les mouvements de la main avec des mouvements spécifiques de la bouche, souvent accompagnés de vocalisations, réduit le temps de réaction nécessaire pour faire les deux. Ce couplage neuronal est si inné que nous en sommes généralement inconscients, mais nous le faisons continuellement sans en être conscients, car les circuits neuronaux impliqués se trouvent dans une région du cerveau qui fonctionne automatiquement – ​​il se trouve littéralement sous les régions du cerveau qui assurent la conscience.

Les mouvements de la main se présentent sous deux formes générales : les mouvements de préhension puissante impliquent l’ouverture et la fermeture d’un poing, tandis que les mouvements de précision de la main impliquent un pincement délicat entre le pouce et l’index. Nous avons appris que ces deux types de mouvements de la main sont souvent accompagnés de mouvements différents de la langue et de la bouche. Prenez, par exemple, les mouvements effectués par le regretté chanteur de rock Joe Cocker, célèbre pour ses gestes sauvages des bras et des mains lors des performances. Il s’agissait en partie de pantomimes de guitare aérienne et de piano, mais Cocker ne jouait d’aucun des deux instruments, elles reflétaient donc probablement aussi une connexion naturelle entre la main et la bouche. Il affichait souvent le mouvement de prise puissant d'un poing ouvert lorsque sa langue était rétractée tout en chantant une voyelle ouverte comme « aw ».

À d’autres moments, la langue de Cocker s’avançait alors qu’il chantait la voyelle « ouais », tandis que sa main droite (sur le manche de sa guitare aérienne – il était gaucher) exécutait un mouvement de précision, pinçant son pouce et ses doigts comme s’il était gaucher. nous ramassions un petit objet ou jouions un accord difficile.

Les chercheurs ont montré au cours de la dernière décennie que les sensations tactiles du bout de nos doigts sensibles et de notre langue sont souvent couplées dans notre cerveau d’une manière qui affecte les performances. Tout comme dans les performances de Cocker, les sons de la bouche ouverte sont associés à des mouvements de préhension puissants et à des vocalisations avec la langue en avant avec des mouvements de doigts de manipulation fine. En fait, de nouvelles recherches publiées en prépublication alors que l'étude est en cours de révision pour publication dans la revue Recherche psychologique suggère que si Cocker avait mélangé ses mouvements de main et de bouche, il aurait probablement raté sa performance vocale.

Dans la nouvelle étude, les sujets testés lisaient en silence ou prononçaient à haute voix l’un des deux sons différents – « tih » ou « ka » – tandis que les chercheurs mesuraient leurs temps de réaction lors de l’exécution d’une tâche de préhension puissante ou de préhension de précision. Le bout de la langue pousse vers l'avant contre ou près des dents de devant en produisant le son « tih », qui doit correspondre à des mouvements de précision avec les doigts. En revanche, la langue se retire vers l’arrière de la bouche pour émettre le son « ka », qui correspond aux mouvements de la main avec une forte préhension. Lorsque les sujets lisaient ou verbalisaient des sons incompatibles avec les mouvements de leurs mains, leurs temps de réaction étaient sensiblement plus lents. Cela montre à quel point la coordination entre la langue et la main est profondément ancrée dans les circuits neuronaux inconscients de notre cerveau.

D’où vient cette coordination ? Cela trouve probablement son origine dans les mouvements d'alimentation main-à-bouche de nos anciens ancêtres et dans le développement de leur langage, car le langage parlé est généralement accompagné de mouvements automatiques de la main. Vraisemblablement, les gestes de la main ont été le premier type de communication à évoluer, et ils se sont progressivement mélangés à des énoncés syllabiques appropriés – les sons de la bouche – qui ont permis le langage. En effet, des études d’imagerie fonctionnelle cérébrale montrent que des mouvements spécifiques de la langue et de la main activent la même région du cerveau dans le cortex prémoteur (la région F5). De plus, les mêmes neurones dans le zone prémotrice feu lorsqu'un singe saisit un objet avec sa bouche ou sa main. La stimulation électrique de cette même zone déclenche un mouvement de préhension de la main d'un singe pendant que sa bouche s'ouvre et que sa main se déplace vers sa bouche.

L'utilisation d'outils active également ces neurones, et les outils sont souvent utilisés pour la préparation des aliments, les repas et les formes de communication (comme dessiner des formes précises avec un crayon ou taper sur un clavier). Compétence d'un individu dans l'utilisation d'outils de précision prédit leur capacité linguistique, et cette découverte est cohérente avec le chevauchement partiel dans nos réseaux neuronaux entre les compétences motrices du langage et de l'utilisation des outils. Chez l'homme, la partie pertinente du cerveau correspond à une partie critique pour la parole, et études de neuroimagerie chez les personnes indiquent une relation étroite entre les régions du cerveau liées à la production de la parole et celles qui contrôlent les mouvements des mains.

Avec toutes ces connexions, il n’est pas étonnant que la langue sorte pendant les moments de concentration manuelle. Cela nous semble probablement étrange, car nous avons tendance à considérer le cerveau comme une machine sophistiquée, conçue pour recueillir des informations, les calculer et contrôler les muscles pour interagir avec notre environnement. Mais le cerveau est une agglomération de cellules et non un système artificiel. Il a évolué pour maximiser la survie dans un monde complexe. Pour atteindre cet objectif efficacement, le cerveau mélange les fonctions d’une manière qui peut donner l’impression que quelque chose ne va pas, mais cela a une bonne raison. Le cerveau mélange les mouvements de la langue et des mains avec les sons et les émotions, car il code les expériences et exécute des mouvements complexes de manière holistique – non pas en tant qu’entités discrètes liées ensemble comme des lignes de code informatique, mais en tant qu’éléments d’un objectif et d’un contexte conceptuel plus larges.

Lorsque j’ai trouvé ma langue poussée entre mes dents, le câblage ancien et profond de mon cerveau contrôlant ma langue et mes mains améliorait en fait mes performances. Si vous faites la même chose, ne soyez pas gêné : reconnaissez simplement l’incroyable efficacité de nos fonctions cérébrales et soyez reconnaissant pour votre aide.