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Un cerveau est un organe qui sert de centre du système nerveux chez tous les vertébrés et la plupart des animaux invertébrés. Il est situé dans la tête, généralement à proximité des organes sensoriels pour des sens tels que la vision. C'est l'organe le plus complexe du corps d'un vertébré. Chez l'homme, le cortex cérébral contient environ 14 à 16 milliards de neurones, et le nombre estimé de neurones dans le cervelet est de 55 à 70 milliards. Chaque neurone est relié par des synapses à plusieurs milliers d'autres neurones. Ces neurones communiquent entre eux au moyen de longues fibres protoplasmiques appelées axones, qui transportent des trains d'impulsions de signal appelées potentiels d'action vers des parties éloignées du cerveau ou du corps ciblant des cellules receveuses spécifiques.
Physiologiquement, le cerveau exerce un contrôle centralisé sur les autres organes du corps. Ils agissent sur le reste du corps à la fois en générant des schémas d'activité musculaire et en entraînant la sécrétion de produits chimiques appelés hormones. Ce contrôle centralisé permet des réponses rapides et coordonnées aux changements de l'environnement. Certains types de réactivité de base tels que les réflexes peuvent être médiés par la moelle épinière ou les ganglions périphériques, mais un contrôle sophistiqué et ciblé du comportement basé sur une entrée sensorielle complexe nécessite les capacités d'intégration d'informations d'un cerveau centralisé.
Les opérations des cellules cérébrales individuelles sont maintenant comprises de manière très détaillée, mais la manière dont elles coopèrent en ensembles de millions reste à résoudre. Des modèles récents de neurosciences modernes traitent le cerveau comme un ordinateur biologique, très différent en termes de mécanisme d'un ordinateur électronique, mais similaire en ce sens qu'il acquiert des informations du monde environnant, les stocke et les traite de diverses manières.
Cet article compare les propriétés des cerveaux à travers toute la gamme des espèces animales, avec la plus grande attention aux vertébrés. Il traite du cerveau humain dans la mesure où il partage les propriétés d'autres cerveaux. Les différences entre le cerveau humain et les autres cerveaux sont décrites dans l'article sur le cerveau humain. Plusieurs sujets qui pourraient être abordés ici y sont plutôt traités car on peut en dire beaucoup plus dans un contexte humain. Le plus important est la maladie cérébrale et les effets des lésions cérébrales, qui sont traités dans l'article sur le cerveau humain.
La forme et la taille du cerveau varient considérablement d'une espèce à l'autre et l'identification des caractéristiques communes est souvent difficile. Néanmoins, il existe un certain nombre de principes d'architecture du cerveau qui s'appliquent à un large éventail d'espèces. Certains aspects de la structure du cerveau sont communs à presque toute la gamme des espèces animales; d'autres distinguent les cerveaux «avancés» des cerveaux plus primitifs, ou distinguent les vertébrés des invertébrés.
Le moyen le plus simple d'obtenir des informations sur l'anatomie du cerveau est l'inspection visuelle, mais de nombreuses techniques plus sophistiquées ont été développées. Le tissu cérébral dans son état naturel est trop mou pour travailler, mais il peut être durci par immersion dans de l'alcool ou d'autres fixateurs, puis découpé en tranches pour examen de l'intérieur. Visuellement, l'intérieur du cerveau est constitué de zones de matière dite grise, de couleur sombre, séparées par des zones de matière blanche, de couleur plus claire. Des informations supplémentaires peuvent être obtenues en colorant des tranches de tissu cérébral avec une variété de produits chimiques qui font ressortir des zones où des types spécifiques de molécules sont présents à des concentrations élevées. Il est également possible d'examiner la microstructure du tissu cérébral à l'aide d'un microscope et de tracer le schéma des connexions d'une zone cérébrale à une autre.
Les informations des organes sensoriels sont collectées dans le cerveau. Là, il est utilisé pour déterminer les actions que l'organisme doit entreprendre. Le cerveau traite les données brutes pour extraire des informations sur la structure de l'environnement. Ensuite, il combine les informations traitées avec des informations sur les besoins actuels de l'animal et avec la mémoire des circonstances passées. Enfin, sur la base des résultats, il génère des modèles de réponse motrice. Ces tâches de traitement du signal nécessitent une interaction complexe entre une variété de sous-systèmes fonctionnels.
La fonction du cerveau est de fournir un contrôle cohérent sur les actions d'un animal. Un cerveau centralisé permet à des groupes de muscles d'être co-activés selon des schémas complexes; il permet également aux stimuli qui frappent une partie du corps d'évoquer des réponses dans d'autres parties, et il peut empêcher différentes parties du corps d'agir à contre-courant les unes des autres.
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