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C - Approche fonctionnelle

a - "Module fonctionnel"

De façon très générale, l'organisme pourrait être décomposé en "modules fonctionnels", responsables de l'émergence d'une propriété fonctionnelle bien spécifique.

Un "module fonctionnel" serait constitué d'une ou de plusieurs "unités structurales".

C'est l' ASSOCIATION et la COMBINAISON de "modules fonctionnels" différents qui rendrait compte de l'émergence de nouvelles propriétés.

Par exemple l'association de trois modules fonctionnels : une protéine transmembranaire ayant une forte affinité pour la dopamine, une protéine guanylyl-cyclase et une protéine adénylyl-cyclase rend compte de l'émergence d'un nouveau module fonctionnel plus complexe et de niveau supérieur, le récepteur dopaminergique, qui permet la transduction du "signal" véhiculé par la dopamine.

Remarques

Les concepts d' "unité structurale" et de "module fonctionnel", décrivent, par deux approches complémentaires, structurelle et fonctionnelle, une même réalité structuro-fonctionnelle.

Néanmoins l'identité n'est pas totale. Un "module fonctionnel" peut-être constitué de plusieurs "unités structurales" et une "unité structurale" n'est pas forcément un "module fonctionnel" (par exemple, certaines molécules sont biologiquement inertes).

a - Premier "module fonctionnel" neural : le neurone

Le premier "module fonctionnel" serait le neurone.

Le neurone est une cellule spécialisée, réalisant l'intégration élémentaire des signaux bioélectriques et biochimiques du système nerveux.

Un neurone unique est suffisant pour effectuer, au sein d'un organisme, des actions qui, bien que limitées, sont adaptatives.

Par exemple, on observe que chez les formes les plus simples de cœlentérés, dont le système nerveux n'est constitué que de cellules nerveuses disséminées, il existe des capacités relativement complexes de traitement des stimuli environnementaux.

Le type de "module fonctionnel" constitué par le neurone représenterait le premier niveau d'organisation du système nerveux.

b - Second "module fonctionnel" neural

Le second niveau de modules fonctionnels serait constitué par l'association linéaire de quelques neurones et de structures effectrices. Cette organisation neuroanatomique serait à l'origine de propriétés fonctionnelles actuellement appelées "réflexes".

On peut donner comme exemple le réflexe pupillaire, rotulien, d'extension croisée, de déglutition, etc.

Le type de "module fonctionnel" constitué par l'association de quelques neurones représenterait le second niveau d'organisation du système nerveux.

g - "Modules fonctionnels" neuraux ultérieurs

Les niveaux ultérieurs de modules fonctionnels seraient constitués par l'association en réseaux de nombreux neurones.

Dans l'état actuel des connaissances, il semble difficile de définir de façon précise les différent types de structures modulaires supérieures, c'est-à-dire quels sont les types d'architecture de réseaux qui permettent l'émergence d'un nouveau niveau de complexité des processus neuraux.

Le type de "module fonctionnel" constitué par l'association en réseaux de nombreux neurones représenterait, bien que la définition actuelle soit approximative, les niveaux d'organisation ultérieurs du système nerveux.

b - Propriétés fonctionnelles émergentes

Une des hypothèses majeures concernant le phénomène d'émergence est que, dans l'espace tridimensionnel de type euclidien, l'interaction de l'ensemble des caractéristiques (composition, architectonie, propriétés physiques, ...) des éléments de chaque niveau d'organisation serait responsable de l'émergence de nouvelles propriétés fonctionnelles, inexistantes à des niveaux inférieurs.

Chaque propriété fonctionnelle émergente serait la résultante de nombreux facteurs d'émergence, provenant de différents niveaux inférieurs.

Les propriétés fonctionnelles émergentes d'un niveau deviendraient des facteurs d'émergences potentiels pour de nouvelles propriétés, émergentes à des niveaux d'organisation supérieurs.

Remarques

Un des objectifs de ce travail de recherche est de déduire, à partir des facteurs d'émergence, les propriétés fonctionnelles de chaque niveau d'organisation.

Un autre objectif, ultérieur et plus spécifique, est de caractériser les différents facteurs d'émergence des processus psychobiologiques, c'est-à-dire des propriétés fonctionnelles de l'être humain.

Cette déduction est effectuée soit à partir des caractéristiques neuronales, du type de neuromédiation et de l'organisation neuroanatomique du niveau considéré, soit à partir de données des neurosciences cognitives (données de la neuropsychologie cognitive, de l'imagerie cérébrale, des études sur neurones unitaires, ...).

c - Remarque méthodologique

Dans l'hypothèse où, d'une part, la structure déterminerait partiellement ou totalement la fonction, et que, d'autre part, les propriétés émergentes auraient des bases essentiellement ou totalement structurelles, il ne semblerait donc guère possible d'envisager une étude fonctionnelle indépendante d'une étude structurelle.

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