La structure détaillée du cerveau ne se forme donc que lors de l'apprentissage. Chez l'homme, ce développement dure jusqu'à la puberté. Mais le cerveau adulte est lui aussi constamment remodelé, bien que dans une moindre mesure. C'est ainsi que l'homme peut apprendre tout au long de sa vie.

Apprendre signifie que les connexions entre les cellules nerveuses du cerveau se modifient. Cela se produit au niveau des synapses, au point de jonction entre deux cellules nerveuses. En effet, les synapses ne se contentent pas de transmettre l'influx nerveux d'une cellule à l'autre ; elles constituent également le réservoir d'informations du cerveau. Plus la connexion entre deux cellules nerveuses est importante, plus le nombre de synapses créées est élevé. À l'inverse, les connexions qui ne sont pas beaucoup utilisées sont détruites. En outre, les synapses peuvent conduire les signaux électriques avec une intensité variable d'une cellule à l'autre, les amplifiant ou les affaiblissant. Cette « plasticité synaptique » est la raison pour laquelle le cerveau est adaptatif et capable d'apprendre. Chaque fois que le cerveau stocke quelque chose, la transmission du signal est amplifiée. Si la transmission est affaiblie ou même interrompue, le cerveau oublie ce qu'il a appris.

La mémoire laisse des traces
Les neuroscientifiques utilisent de nouvelles techniques de microscopie pour examiner de plus près les structures anatomiques qui sous-tendent l'apprentissage. Ainsi, Tobias Bonhoeffer et ses collègues de l'Institut de neurobiologie Max Planck observent comment les nouvelles connexions entre les cellules nerveuses se forment dans le cerveau des souris : les dendrites d'une seule cellule nerveuse portent des dizaines de milliers de petits renflements, appelés épines dendritiques, sur lesquels se trouvent la plupart des synapses. Ces épines sont en constante évolution. Cela permet d'établir ou de rompre très rapidement les connexions entre les cellules nerveuses. Si les chemins de la pensée ne sont pas utilisés, les épines sont réduites : on oublie ce que l'on a appris. Mais il reste toujours quelques synapses qui se mettent « en veille ». Ainsi, lorsqu'on se confronte à nouveau à ce processus d'apprentissage par la suite, ces synapses servent de point de départ à de nouvelles liaisons. C'est pourquoi, par exemple, il est beaucoup plus facile d'apprendre une langue étrangère la deuxième fois.
  Épines synaptiques sur une dendrite d'une cellule nerveuse de l'hippocampe | © Institut de neurobiologie Max Planck, Martinsried
Le chaos dans la tête
Le cerveau des jeunes est un grand chantier. Les synapses qui ne sont plus nécessaires disparaissent et de plus en plus d'axones sont entourés de gaines de myéline. La transmission des informations devient ainsi plus rapide et plus efficace. Au terme de ce processus, on obtient un cerveau nettement plus efficace, doté de réseaux neuronaux performants. Mais lors de ces changements, la situation devient souvent « chaotique », car toutes les régions du cerveau ne mûrissent pas au même rythme. Le système limbique se développe rapidement, et le système de la récompense et les processus émotionnels gagnent en importance. Dans le lobe frontal, où l'on planifie les actions et où l'on compare les différentes options, le développement est beaucoup plus lent. Cela explique pourquoi les jeunes agissent souvent de manière inattendue et dangereuse.
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