La recherche a montré que le plomb tue les neurones (cellules nerveuses), ce qui entraîne des cerveaux plus petits. On a longtemps émis l’hypothèse que de tels changements dans le cerveau causés par l’exposition au plomb dans l’enfance pourraient être à l’origine d’une incidence plus élevée de mauvaises performances cognitives et de comportements criminels. Et bien qu’il soit difficile de démêler les effets confondants de la race, de la classe et de l’économie, une étude récente de Kim Dietrich, professeur de santé environnementale à l’Université de Cincinnati, a révélé que les personnes qui souffraient de l’exposition au plomb la plus élevée pendant leur enfance avaient les plus petites tailles de cerveau — ainsi que le plus d’arrestations.
« Cette exposition précoce au plomb était associée à de plus petits volumes de matière grise corticale dans la région préfrontale », dit-il. « Et le fait que nous ayons constaté à la fois un comportement criminel et une perte de volume dans ce domaine critique pour la fonction exécutive est probablement plus qu’une simple coïncidence. »
Cela peut être le cas, cependant, de nouvelles études scientifiques sur plusieurs espèces animales, y compris les humains, remettent en question l’idée que la taille du cerveau seule est une mesure de l’intelligence. Au contraire, les scientifiques soutiennent maintenant que c’est l’organisation sous-jacente et l’activité moléculaire du cerveau au niveau de ses synapses (les jonctions de communication entre les neurones par lesquelles passent les impulsions nerveuses) qui dictent l’intelligence.
Il y a deux ans, Paul Manger, professeur de sciences de la santé à l’Université du Witwatersrand à Johannesburg, en Afrique du Sud, a fait sensation lorsqu’il a qualifié le dauphin à gros nez bien-aimé, propriétaire d’un gros cerveau presque de taille humaine, de  » plus bête qu’un poisson rouge. »
« Quand vous regardez les cétacés, ils ont de gros cerveaux, absolument », dit Manger. « Mais si vous regardez la structure réelle du cerveau, ce n’est pas très complexe. Et la taille du cerveau n’a d’importance que si le reste du cerveau est organisé correctement pour faciliter le traitement de l’information. »
Il soutient que les systèmes dans le cerveau — comment les neurones ou les cellules nerveuses et les synapses sont organisés — sont les clés pour déterminer la capacité de traitement de l’information. Manger spécule que les cerveaux des cétacés sont gros non pas à cause de l’intelligence, mais plutôt en raison d’une abondance de cellules gliales graisseuses (cellules non nerveuses servant de tissu de soutien), qui peuvent être présentes pour fournir de la chaleur dans les eaux froides aux neurones de traitement de l’information à l’intérieur du cerveau.
Mark Uhen, paléontologue des vertébrés au Musée d’histoire naturelle de l’Alabama, et Lori Marino, biologiste qui étudie l’évolution cérébrale des cétacés et des primates au Centre national de recherche sur les primates de l’Université Emory, ne sont pas d’accord. Marino dit que les théories de Manger négligent des années de preuves comportementales qui montrent que les dauphins sont des penseurs complexes. De plus, dit-elle, les mammifères ont une structure cérébrale inhabituelle avec une carte fonctionnelle différente et ne peuvent donc pas être comparés à d’autres espèces.
Marino pense que l’organisation cérébrale unique du dauphin peut représenter une voie évolutive alternative vers une intelligence complexe — et que les molécules libérées dans les synapses peuvent fournir cette voie alternative.
Une étude récemment publiée dans Nature Neuroscience par Seth Grant, neuroscientifique au Wellcome Trust Sanger Institute de Cambridge, avec Richard Emes, professeur de Bioinformatique à la Keele University School of Medicine dans le North Staffordshire, tous deux en Angleterre, suggère que toutes les espèces ont les mêmes protéines de base qui agissent dans les synapses.
« Si vous nous regardez et que vous pêchez, nous avons des capacités cognitives très différentes », dit Emes. « Mais nous avons à peu près le même nombre de ces protéines synaptiques. C’est le nombre d’interactions et de duplications de gènes de ces protéines qui fournissent les éléments constitutifs du cerveau pour une fonction cognitive de plus haut niveau. »
Emes, Grant et ses collègues sont d’accord avec Marino et Uhenthal Que l’intelligence et les différences entre les espèces sont dues à la complexité moléculaire au niveau synaptique. « Le dogme de base dit que les propriétés de calcul du cerveau sont basées sur le nombre de neurones et de synapses », explique Grant. « Mais nous modifions cela en disant que la complexité moléculaire au sein de ces synapses est également importante. »
Grant et Emes ont examiné où environ 150 protéines synaptiques étaient libérées dans les systèmes nerveux de la levure, des mouches des fruits et des souris. Ils ont découvert qu’une variation des modèles de production et de distribution était liée à une organisation cérébrale de niveau supérieur.
« Les protéines que vous trouvez dans la levure sont le genre de protéines qui sont beaucoup plus susceptibles d’être exprimées dans tout le cerveau en quantités uniformes », explique Grant. « Ils ont jeté les bases pour créer des régions du cerveau plus diverses et différentes en utilisant différentes combinaisons et expressions d’autres protéines plus innovantes. »Il compare ces protéines moléculaires à des outils dans une boîte à outils qui aident à construire des régions cérébrales spécialisées. Il poursuit en disant que les différentes interactions, duplications ou délétions de ces protéines ont entraîné au fil du temps le développement évolutif de régions comme le cortex préfrontal chez l’homme, qui est impliqué dans la fonction exécutive supérieure comme la planification et le comportement ciblé.
Grant dit que cette découverte offre aux scientifiques une nouvelle façon d’aborder l’étude de l’évolution et de l’intelligence du cerveau et, peut-être plus important encore, suggère que l’examen de la taille pure du cerveau a très peu à offrir pour comprendre les capacités cognitives.
« Il est clair maintenant qu’il existe de merveilleuses capacités mentales chez les oiseaux, même avec leur cerveau relativement petit, leurs cellules nerveuses et leurs connexions neuronales. Mais ils ont des synapses moléculaires complexes « , explique Grant. « Je pense que dans les 10 à 20 prochaines années, nos perspectives sur les capacités mentales des différentes espèces changeront radicalement. »
Mais l’idée qu’un gros cerveau équivaut à de grandes intelligences ne va pas disparaître de sitôt. Bien que Manger écarte le rôle des cellules gliales dans l’intelligence, une étude anatomique posthume du cerveau d’Albert Einstein a montré que le cerveau du génie scientifique ne différait du cerveau d’autres scientifiques morts que par son rapport plus élevé de cellules gliales aux neurones. Mais une étude de l’organisation du cerveau d’Einstein et de la configuration des molécules synaptiques reste à compléter.