Neurologie, psychiatrie & neurosciences

J.-F. Picard, https://histrecmed.fr/dossiers/neurologie-psychiatrie-et-neurosciences (dernière MAJ : 2010)

"La neurobiologie représente la partie la plus passionnante des sciences de la vie, en tous les cas la plus prometteuse" dit Jean-Paul Lévy, l'ancien patron de l'Institut Cochin de biologie moléculaire. "Des trois grandes questions que la biologie a à résoudre, la première : la biologie du développement - c'est-à-dire la manière dont est programmée cette histoire fantastique qui fait que d'une cellule on aboutit à un être pensant - est en train d'être résolue. La seconde est la question fascinante des  origines de la vie. Quant à la troisième, la plus fantastique, c'est : pourquoi est ce que je pense ou, plus précisément, comment est-ce que je pense ?" C'est ainsi qu'en 1983, Philippe Lazar fait appel au pasteurien Jean-Pierre Changeux pour lui confier la soin de développer les neurosciences. La rencontre de la biologie moléculaire et de la neurologie est l'élément fondateur de cet ensemble de disciplines qui étudie le système nerveux du point de vue de sa structure et de son fonctionnement et qui s'étend de la de la biochimie, à la neurophysiologie et à la psychiatrie comportementale et à leurs implications en santé publique.

La clinique et la folie 

Dans l’un de ses premiers livres (‘l’histoire de la folie à l’âge classique’, Gallimard, 1976) le philosophe Michel Foucault a montré comment, au tournant du XVIII° et du XIX° siècle, la médicalisation de la folie a coïncidé avec la naissance de la clinique et l’internement asilaire. Dès les années 1850, la clinique a identifié plusieurs maladies mentales et s’opère une scission entre la neurologie et la psychiatrie. Le neurologue s’occupe des maladies causées par les lésions du système nerveux, l’aphasie motrice de Broca, mais aussi la maladie de Parkinson, l'épilepsie, la chorée de Huntington, etc., tandis que le psychiatrie  s’intéresse aux dérèglements du comportement, comme l'hystérie analysée par Jean-Martin Charcot, les psychasthénies, les troubles obsessionnels compulsifs (TOC), autrement dit les névroses qui deviendront l'objet de la psychanalyse freudienne.  

La neuro-chirurgie

L'autre apport de la clinique aux maladies mentales est la neurochirurgie. Au début du XX° siècle en France, Joseph Babinski et ses élèves ouvrent la voie à la chirurgie du cerveau. Au début des années 1920, l'un d'entre eux, Clovis Vincent se rend aux Etats-Unis pour s’informer des méthodes de son célèbre confrère américain, Harvey Cushing, d'où il revient pour installer le Centre neurochirurgical de La Pitié-Salpêtrière et accéder à la première chaire de neurochirurgie ouverte à la Faculté. Aujourd'hui, la version moderne de l'électrochoc, cette pratique utilisée par Vincent pendant la grande guerre pour renvoyer les combattants traumatisés sur le front, s'appelle la stimulation cérébrale profonde (SCP). Cette pratique a été mise au point par le neurochirurgien Alim Louis Benabib de l'unité Inserm  318, 'neurosciences précliniques' à Grenoble et elle est désormais utilisée par Luc Mallet au 'Centre de recherche de l'institut du cerveau et de la moelle épinière' de la Pitié Salpetrière pour traiter les troubles obsessionnels compulsifs (TOC). Positionnée au millimètre grâce à une stéréotaxie pilotée par scanner, une électrode est implantée dans le noyau sous thalamique impliqué dans la motricité afin de lui délivrer un courant électrique de faible intensité. Utilisée en routine pour les patients atteints de la maladie de Parkinson, la CSP est envisagée pour traiter les cas d'addictions sévères à l’alcool ou à la cocaïne.

La psychiatrie

La clinique a aussi investi dans la psychiatrie : "sans vouloir rechercher la cause des maladies mentales dans la société, comme le fit en son temps, non sans excès l'antipsychiatrie, écrivait le psychiatre Edouard Zarifian (U. de Caen) en 1992, toute maladie mentale se manifeste par une anomalie de la relation d'un individu avec son environnement. Un sujet normal est capable de recevoir et d'interpréter les messages de l'environnement et de s'adapter à la situation ce qui n'est plus le cas chez un malade mental ". Soucieuse de sa légitimité scientifique, la psychiatrie se rapproche des neurosciences. Prenant ses distances avec certaines pratiques aux bases théoriques restées controversées et à l'efficacité souvent contestée, Edouard Zarifian rappelait le rôle de la clinique :"dans la pratique, le regard et l’expérience du clinicien prennent toute leur valeur. Celui-ci fonde son diagnostic sur l’entretien psychiatrique qui permet de recueillir des informations détaillées auprès du patient et de son entourage (famille, école, médecin généraliste), un examen clinique de l’état mental (hallucinations, délires, etc.) et un bilan psychologique à partir notamment des tests neuropsychologiques ou encore des tests de personnalité́ ou de projection." Cette conviction partagée par Stanislas Tomkiewicz (Inserm U 69, 'Hygiène de l'enfance et de l'adolescence inadaptées') a conduit ce pédopsychiatre à préconiser une pratique 'AAA' (attitude authentiquement affective) avec l'enfance inadaptée. Dénonçant le 'biologisme réducteur' où évolue désormais la recherche biomédicale, l'équipe de Tomkiewicz a mené des enquêtes 'Q.I.' sur des enfants adoptés qui prouvent que l'intelligence, loin d'être seulement héréditaire, peut s'améliorer dans un environnement socioculturel favorable. 

Dans l'Inserm des années 1990, soucieux de rendre sa place à la clinique, son directeur Claude Griscelli a mis en place une inter-commission 'Santé mentale et pathologies psychiatriques. Mécanismes biologiques, approches cliniques, facteurs de vulnérabilité et de protection' en vue de rapprocher les neurosciences des psychothérapies comportementales, qui a permis à l'équipe 'Physiopathologie des maladies psychiatriques' (Inserm U 894) de Marie Odile Krebs d'étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires liés à l'usage du cannabis à l'hôpital Saint Anne.
Néanmoins, le débat sur la nature des maladies mentales continue de s'animer à chaque mise à jour du 'Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux' (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) publié depuis 1952 par la Société américaine de psychiatrie. Les psychiatres reprochent au 'DSM' son inflation nosologique. La première édition répertoriait une cinquantaine de maladies, le 'DSM-5' (2013) dix fois plus, ce qui pose évidemment la question de la frontière entre le normal et le pathologique dans une spécialité dont il faut bien reconnaitre le flou des frontières. On lui reproche ainsi de classer au rang des troubles mentaux des réactions que l’on peut considérer comme normales tel le chagrin lié au deuil ou d'inventer certains troubles anxieux pour servir les intérêts de l'industrie pharmaceutique, par exemple en dopant par exemple les ventes de 'ritaline' censée contrôler une soi-disant épidémie d'hyperactivité infantile. En revanche, l'homosexualité, initialement cataloguée comme maladie mentale, a fini par disparaitre de la nomenclature au soulagement des praticiens et de leurs patients.

Neurophysiologie et biochimie

Dans le domaine des maladies mentales, la difficulté est longtemps restée liée à l'impossibilité d'expérimenter sur l’homme. La neurophysiologie a donc commencé à se développer grâce aux modèles animaux dans les laboratoires du CNRS comme celui d'Alfred Fessard, professeur au Collège de France, le pionnier de l'école française de neurophysiologie. Mais la mise au point de l'électro-encéphalographie (EEG) au cours des années 1930 a permis de mesurer l'activité électrique du cerveau humain. A partir des années 1950, l'EEG permet à Henri Gastaut et à son confrère Robert Naquet, d'étudier l'épilepsie, une pathologie provoquée par une hyper-activité électrique du cerveau. Utilisée avec les techniques de l'imagerie fonctionnelle, les EEG ont également permis à Michel Jouvet de mettre en évidence le sommeil paradoxal, caractéristique de l'activité onirique du cerveau durant le sommeil.
Comme souvent dans l'histoire de la médecine, le développement de la pharmacopée s'est opéré de manière empirique en observant l'action de certaines substances analgésiques et anesthésiques chez l'homme. A côté de l'usage de drogues aussi anciennes que la médecine elle-même, l'opium et ses dérivés, la période contemporaine a vu le développement des psychotropes (amphétamine, pervitine) initialement destinés à stimuler l'ardeur des combattants pendant la Seconde Guerre mondiale.
Dans les années 1950, Henri Laborit un chirurgien du Val-de-Grâce découvre les effets anesthésiants de la chlorpromazine, le premier anxiolytique qui inaugure le marché des tranquillisants. D'abord utilisé par Jean Delay, le directeur de l’'Institut de psychologie' de l'hôpital Sainte-Anne' pour calmer ses malades agités; ce médecin a œuvré au rapprochement de la neurophysiologie de la pharmacologie. Signe des querelles scientifiques qui animent alors la recherche médicale, ses réticences vis-à-vis des théories freudiennes le firent qualifier de ‘médecin’ par les 'psychologues' et de ‘psychiatre’ par les neurologues. Reste que des historiens voient en Delay le dernier authentique représentant du holisme médical (cf. George Weisz, Greater than the Parts: Holism in Biomedicine 1920-1950, Oxford U. Press, 1998)

Tranquillisants et santé publique

Dès les années 1960, l'usage des tranquillisants a pris une telle ampleur que leur surconsommation pose un vrai problème de santé publique. Une expertise menée par l'Inserm en 2012 ('Médicaments psychotropes, consommations et pharmacodépendances') pour le compte de l'Agence Française de Sécurité Sanitaire des Produits de Santé a récemment pointé l'usage incontrôlé de benzodiazépine et de ses molécules apparentées (Lexomil, Seresta, Temesta, Xanax, etc.). Chaque année un Français sur cinq prend des benzodiazépines pour leurs effets anxiolytique (tranquillisant), hypnotique (somnifère), voire pour leurs vertus relaxantes. Leurs prescriptions se fait à si forte dose afin de s'affranchir de la barrière hémato-encéphalique et et provoque des effets secondaires indésirables, comme des accoutumances qui rendent le sevrage problématique. Une autre enquête menée sur plus de 3000 seniors de plus de 65 ans montre que les benzodiazépines trop largement prescrites augmenteraient de 50% le risque de démence sénile. Hervé Chneiweiss (U. Inserm 752  'Plasticité gliale et tumeurs cérébrales') a étudié certains effets indésirables de ces psychostimulants : "si l'on prend l’exemple du 'modafinil' et du 'méthylphénidate' ces molécules augmentent uniquement la durée d’éveil et la vigilance, mais en aucun cas les capacités intellectuelles (du sujet). Vous travaillerez plus longtemps, mais le résultat de votre labeur n’en sera pas pour autant de meilleure qualité. Si le 'modafinil' qui est prescrit dans le traitement de la narcolepsie et de l’hypersomnie permet de sauter une ou deux nuits, le manque de sommeil entrainé peut déclencher certains troubles psychiatriques, anxiété, paranoïa, trouble schizoïde..." Quant aux dérivés des amphétamines dont le représentant le plus connu est la ritaline déjà citée, prescrite en neuro-pédiatrie elle semble avoir des effets cardiovasculaires néfastes à long terme.

Le plan Alzheimer

Compte tenu du vieillissement général de la population, la maladie d'Alzheimer pose aujourd'hui un problème de santé publique. Sa prévalence augmente fortement avec l’âge pour atteindre 15 % des personnes à 80 ans, les femmes étant plus touchées que les hommes. Il s'agit d'une maladie neurodégénérative du tissu cérébral qui entraîne la perte progressive des fonctions cognitives, notamment de la mémoire. La découverte de plusieurs gènes de prédispositions prouve une origine partiellement génétique, mais l'épidémiologie recense certains facteurs environnementaux parmi lesquels un faible niveau socioculturel ou la faiblesse de stimulation intellectuelle. En revanche, certaines mesures permettraient d'en ralentir l'évolution comme la consommation régulière de petites quantités de vin rouge et d'aliments antioxydants, comme le suggère une enquête menée par Jean François Dartigues de l'U. 897 Inserm 'Epidémiologie et bio statistique'.  En 2007, le président Nicolas Sarkozy confie la responsabilité d'un Plan Alzheimer à l'ancien directeur de l'Institut Pasteur de Lille, Philippe Amouyel, afin développer de nouvelles méthodes diagnostiques via l'usage de bio marqueurs identifiés par génotypage, d'étudier des thérapeutiques non médicamenteuses en recourant à l'usage de nanotechnologies et aussi de piloter des recherches en sciences humaines et sociales destinées à évaluer la prise en charge de cette pathologie dans la société.

Maladies neuro-dégénératives et thérapie génique

Les maladies neurologiques ont donné lieu aux premières tentatives de thérapie  génique, ou thérapie cellulaire. Marc Peschanski (U 421 'neuroplasticité et thérapeutique') a cherché à traiter la chorée de Huntington (la danse de Saint Guy). Si l'organisation générale du cerveau est inscrite dans le génome, la plasticité neuronale (sa capacité naturelle à reconstituer des circuits neuronaux telle qu'étudiée par Jean-Daniel Vincent au CNRS ), la vieillesse et différents facteurs de stress peuvent altérer cette capacité d'auto-réorganisation. Pour compenser cette dégénérescence des neurones dopaminergiques, Marc Peschanski et son équipe ont donc eu l'idée de greffer des cellules souches  chez certains malades. Rendant compte de cette tentative en décembre 2001, 'Inserm-actualité' souligne que "le plus chanceux" des cinq patients traités a pu reprendre ses activités professionnelles. Avec l'installation de l'Institut I-stem au Génopole d'Evry Peschanski et son équipe se sont attaqués à la maladie de Parkinson, mais des polémiques surgies des milieux catholiques conservateurs à propos de l'utilisation de cellules souches issues d'interruptions volontaires de grossesses ont suscité les mesures conservatoires du Comité consultatif national d'éthique (CCNE). Plus récemment, Patrick Aubourg et Nathalie Cartier de hôpital Saint-Vincent de Paul (Inserm U 745) ont entrepris de traiter deux jeunes enfants atteints d'adrénoleucodystrophie, une maladie cérébrale gravissime provoquée par une démyélinisation progressive du système nerveux central. En pratiquant des autogreffes de moelle osseuse sur leurs petits patients, après traitement in vitro des cellules anormales, ils les ont réinjectées en utilisant du HIV comme vecteur, un rétrovirus du sida désactivé dont on connait l'aptitude à s'insérer dans les génomes étrangers. C'est ainsi qu'en 2006, l'Inserm a pu annoncer une première mondiale, une thérapie génique appliquée à une maladie du cerveau.

L'essor des neurosciences

Bien que la découverte des neuromédiateurs (ou neurotransmetteurs) et les progrès de l'imagerie fonctionnelle constituent la pierre angulaire des neurosciences, les disciplines réunies sous ce vocable novateur ne manquent pas d'ébranler la clinique psychiatrique. Elements essentiels du fonctionnement du système nerveux central, les neuromédiateurs sont des molécules libérées par les neurones au niveau d'une synapse qui modifient de manière spécifique l'activité de cellules réceptrices, les techniques de l''imagerie fonctionnelle permettant de visualiser ce processus métabolique. Les neurosciences ont pu ainsi alimenter la spéculation sur le concept de conscience humaine. Dans un livre célèbre, véritable bible pour une nouvelle génération de chercheurs ('L'homme neuronal, Fayard, 1983) Jean-Pierre Changeux supputait l’existence d’un lien entre la formation du système nerveux central, les mécanismes de l’évolution et les fonctions supérieures du cerveau : «J'y avançais l'hypothèse que les représentations que forme notre cerveau s’identifient à des états d’activité d’assemblées coopératives de neurones et à l’action sélective de neuromédiateurs comme la dopamine, la sérotonine ou l’acétylcholine. Je l’intégrais au schéma sélectionniste en proposant que l’acquisition de connaissances - en d’autres termes l’inscription neuronale du sens - s’effectue en deux étapes : la genèse de  pré-représentations multiples et transitoires, puis la sélection des représentations du monde extérieur". Changeux a étudié le rôle de l'acétylcholine, un neuromédiateur qui se fixe sur les récepteurs présents à la surface du neurone post synaptique, les canaux ioniques, pour induire des réponses excitatrices ou inhibitrices dans le cerveau, mémoire et apprentissage, et le système nerveux périphérique, activité musculaire et fonctions végétatives. Ainsi, les travaux sur les neuromédiateurs relancent l'antique débat entre les matérialistes et les dualistes : sommes nous uniquement composés de matière ou la conscience exige t-elle un élément immatériel en plus?

Les neuromédiateurs

Bien que très minoritaire, moins de 1% des molécules qui constituent la masse cérébrale, la dopamine, un précurseur de l'adrénaline, joue un rôle essentiel dans le comportement, la cognition, les fonctions motrices, la motivation, le sommeil ou la mémorisation. Au début d'une carrière qui l'a mené de la faculté de Pharmacie au comité de direction de l'Inserm et au Collège de France, Jacques Glowinski a été l'un des pionniers dans l'étude du métabolisme de la dopamine. Lors de ses études de pharmacie dans les années 1950, il rédige un mémoire sur les inhibiteurs de la monoamine oxydase qui lui révèle l’importance de la neuropharmacologie. Après un séjour aux Etats-Unis dans le laboratoire de Julius Axelrod (Nobel 1970), il commence ses recherches à l'Institut Pasteur : "Avec Jean-Paul Aubert, c'est là que j'ai réalisé la première synthèse de dopamine radioactive à partir de tyrosine marquée que j’avais préparée à partir de bactéries. J’ai commencé à injecter ces molécules radio actives directement dans le liquide céphalo-rachidien du rat, selon une technique que j’avais laborieusement mise au point. Et miracle ! Un jour ma dopamine radioactive est entrée dans le tissu cérébral du bestiau et s'est retrouvée métabolisée. Lorsque j’ai vu les autoradiogrammes,  j’ai réalisé que nous avions enfin la technique pour aborder le métabolisme des médiateurs chimiques  dans le cerveau". L’appui de l’Inserm, l’aide de Rhone-Poulenc et de la DGRST lui permettent de monter une laboratoire au Collège de France, véritable école de la neurobiologie en France.
Parmi ses élèves, Yves Agid (U. Inserm 289, 'Mécanismes et conséquences de la mort neuronale') est l'un des fondateurs de l''Institut du Cerveau et de la moelle épinière' à la Pitié-Salpêtrière. Spécialiste reconnu de la maladie de Parkinson, une pathologie caractérisée par la perte progressive des neurones, Agid a découvert que les lésions des circuits dopaminergiques ne se réduisent pas au striatum, mais intéresse aussi d’autres régions du cerveau. Avec son équipe, il a montré que l'apoptose, la mort de cellules nerveuses responsable du Parkinson, peut être compensée par le plasticité neuronale stimulée par certaines molécules comme la  'L-Dopa, un précurseur de la dopamine. Son laboratoire s'est également engagé dans les voies de la génétique moléculaire par l'étude du caractère héréditaire de certaines maladies neurodégénératives. C'est ainsi qu'ont été identifiés plusieurs gènes responsables d'affections dégénératives, les ataxies cérébelleuses, la maladie de Charcot-Marie-Tooth, ou des mutations d'un locus responsables d'une forme précoce de la maladie de Parkinson .
A l''Ins D

Dans son laboratoire, Yehezkel Ben-Ari a montré qu'une crise d’épilepsie pouvait résulter d’une baisse d’inhibition du GABA (gamma - aminobutyric acid), un neurotransmetteur de la famille du glutamate, inhibiteur du système nerveux central. "Le glutamate, explique t-il, c‘est du GABA doté d’un carboxyde, si l’enzyme qui décarboxyde le glutamate est libérée, les cibles seront inhibées. Le glutamate excite le cerveau et s’il l’excite trop, c’est la crise d’épilepsie. C'est ainsi que l'on a démontré comment l’activation des récepteurs de type kaïnate déclenchait des crises d’épilepsie temporale". Y. Ben-Ari a étudié ensuite l’importance de la relation entre le GABA et l'environnement dans le développement du cerveau lors de la vie intra-utérine, jusqu’à la naissance. Peu avant l’accouchement, les hormones libérées par la mère préparent le fœtus à la naissance en réduisant le chlore intracellulaire, une phénomène qui entraîne une baisse de l’activité neuronale, une sorte d’anesthésie et qui augmente la résistance des neurones aux traumas de l’accouchement. De même, les lésions cérébrales et des épilepsies s’accompagnent d’un retour du cerveau à un stade immature caractérisé par une baisse du GABA selon des processus prometteurs de nouvelles voies thérapeutiques.

L'apport de l'imagerie fonctionnelle

Les techniques les plus modernes de l'imagerie médicale permettent d'accéder au métabolisme du cerveau (imagerie fonctionnelle), un organe resté jusqu'alors largement inaccessible à l'analyse, pour accéder à ce que les chercheurs qualifient de "corrélats neuronaux de la conscience". L'imagerie par résonance magnétique (IRM) repose sur les propriétés quantiques des noyaux atomiques (spin) soumis à un champ magnétique puissant. Couplée avec des méthodes informatiques de traitement du signal, telles que mises au point à l'hôpital de Rennes (Inserm U 335, Jean-Marie Scarabin), elle fournit des images tridimensionnelles du cerveau. La TEP (ou PET scan positon emission tomography) repose quant à elle sur le principe de la scintigraphie. Elle permet de mesurer l'activité métabolique du cerveau grâce aux émissions de positons provoquées par la désintégration d'un marqueur isotopique biocompatible injecté via le système sanguin. Après traitement informatique, la TEP fourni une image polychrome qui révèle les zones de concentration du traceur, donc les aires cervicales concernées par une activité donnée. Ainsi, grâce aux gamma cameras mises au point par le CEA, l'équipe d'Imagerie fonctionnelle et neurobiologie' du Service hospitalier Joliot-Curie à Orsay a pu étudier les processus de dégénérescence caractéristiques de la maladie d'Alzheimer. En utilisant des ligands marqués à l'iode 125, une autre équipe, celle de William Rostene (Inserm U 339 à hôpital Saint-Antoine) a pu localiser les cellules dopaminergiques du mésencéphale détruites dans la maladie de Parkinson. Quant à la microscopie bi-photonique développée à l'unité 603 de Serge Charpak, le fils du Nobel 1992 de physique, elle pallie aux limites de résolution de la microscopie électronique en révélant avec une précision de l’ordre du micron le flux sanguin des capillaires du cerveau au cours d’une activation sensorielle.

'Neurospin', la conscience s'inscrit-elle dans les neurones?

Aboutissement de l'imagerie fonctionnelle, la magnétoencéphalographie (MEG) permet en temps réel le déroulement de l'activité cérébrale. Le développement de cette technologie trouve son origine au 'Neurospin', un ensemble de laboratoires installés par l'Inserm et le Commissariat à l'énergie atomique. Stanislas Dehaene y dirige le laboratoire de 'neuro-imagerie cognitive' où sont menés des travaux à la jonction de la psychologie cognitive et de l’imagerie fonctionnelle. Dans un livre préfacé par Jean-Pierre Changeux ('Les neurones de la lecture', Odile Jacob, 2007), Stanislas Dehaene explique comment une véritable science de la lecture a ainsi pu naître à la frontière de la psychologie et de la médecine, "la plupart des chercheurs en sciences sociales adhèrent au modèle implicite de la plasticité du cerveau et du relativisme culturel. Or notre cerveau n’est pas une table rase où s’accumulent des constructions culturelles, c’est un organe fortement structuré qui fait du neuf avec du vieux. Pour apprendre de nouvelles compétences, nous recyclons nos anciens circuits cérébraux de primates dans la mesure où ceux-ci tolèrent un minimum de changement.../ Ce ne sont pas nos gênes qui ont évolué pour nous permettre d’apprendre à lire, c’est l’écriture qui a évolué pour tenir compte de la manière dont notre cerveau fonctionne". La localisation des aires cérébrales activées lors de la lecture a été révélée à la fin des années 1980 grâce à la TEP. Mais c'est la magnétoencéphalographie qui a permis d'approfondir la compréhension de ce processus. "Ainsi, explique l'auteur, selon que l’on entend ou que l’on lit un mot, on a pu vérifier que les voies d’entrée dans le cortex diffèrent et que l’activité converge ensuite vers les mêmes aires du langage .../ Les écritures qui dénotent principalement de mots -  le kanji et les caractères chinois par exemples - conduisent à une activation supérieure des régions impliquées dans la représentation du sens, en particulier la région temporale postérieure gauche). D’autres écritures qui dénotent principalement de sons – écritures alphabétiques, pinyin, kana -, tendent à activer plus directement les régions auditives où sont représentés les sons du langage particulièrement la région temporale supérieure gauche et le gyrus angulaire".  La même équipe a mis en évidence le fait que le calcul mental s’apparente à un déplacement spatial au niveau cérébral. Grace à l'IRM et à des volontaires qui effectuaient des opérations simples, elle a pu montrer en observant les mouvements oculaires que le calcul mental activait des aires cérébrales impliquées dans l’attention spatiale. Dans notre cerveau, il existerait même des neurones des nombres situés dans le cortex préfrontal, spécifiques aux mathématiques et que l’on retrouve également chez certains primates. 
Selon ces récentes avancées de la recherche, l'information sensorielle acquise par le cerveau semble donc traitée en permanence par des ensembles de neurones travaillant en parallèle de manière inconsciente. Pour que l'information accède à la conscience elle-même, il faut non seulement que l'activité neuronale soit suffisante, mais aussi qu'elle bénéficie d'une amplification de la part des réseaux neuronaux. Une activité cohérente s'installe alors entre plusieurs populations de neurones et des connexions à longues distances s'établissent, constituant un espace de travail global où cette information est évaluée et mémorisée pour donner lieu à des actions intentionnelles. Les chercheurs ont pu identifier les cellules impliquées dans cette distribution des tâches, à savoir des neurones pyramidaux du cortex préfrontal qui, dotés d'un corps de forme triangulaire  et de longs axones, sont capable de connecter des zones très éloignées du cerveau. Ainsi, la conscience pourrait s'inscrire dans le fonctionnement du système neuronal.