★ À maîtriser
Le cerveau contient des cellules nerveuses connectées en réseaux, dont l’activité est électrique et chimique.
La plasticité neuronale désigne la modification des connexions entre les cellules nerveuses et est supposée permettre l’apprentissage et la mémoire.
📌 Les neurones sensoriels détectent des paramètres de l’environnement par des récepteurs spécialisés, les neurones moteurs contrôlent l’activité des muscles et les interneurones relient notamment les neurones sensoriels aux neurones moteurs.
La moelle épinière est à la fois le siège de réflexes simples ou plus complexes et une voie de communication bidirectionnelle entre le corps et le cerveau.
Le bulbe contient des réseaux neuronaux qui contrôlent des fonctions vitales comme la respiration et la régulation de la pression sanguine.
Le cervelet, situé à l’arrière de la protubérance annulaire, joue un rôle fondamental dans le contrôle précis des mouvements.
📌 Le thalamus relaie les influx des systèmes sensoriels vers le cortex cérébral, tandis que l’hypothalamus contrôle notamment l’alimentation, la boisson et la libération d’hormones impliquées dans les fonctions sexuelles.
Compléments
Le cerveau humain pèse environ 1,5 kg et est constitué de milliards de cellules.
Les cinq sens sont :
Les nocicepteurs s’activent lorsque des stimuli mécaniques, thermiques ou chimiques atteignent la peau au-delà d’une certaine intensité et déclenchent des réflexes protecteurs ainsi qu’une sensation de douleur.
Les cellules gliales, plus nombreuses que les neurones, contribuent au développement et au fonctionnement du système nerveux, mais ne transmettent pas l’information comme les neurones.
Le tronc cérébral comprend :
Les ganglions de la base jouent un rôle central dans l’initiation et le contrôle des mouvements.
★ À maîtriser
Un neurone comprend :
Dans le modèle de polarisation de la transmission, les dendrites reçoivent l’information, le corps cellulaire l’intègre et l’axone la transmet.
📌 Les courants qui entrent dans la cellule réceptrice provoquent une excitation, tandis que ceux qui en sortent provoquent une inhibition.
Compléments
La membrane lipidique du neurone entoure un cytosquelette de protéines assemblées en tubules et en filaments, qui s’étend dans les dendrites et l’axone.
Les dendrites changent de forme et peuvent former de nouvelles connexions ou éliminer des branches, tandis que les axones peuvent développer de nouvelles terminaisons.
Les épines dendritiques sont de petites protubérances où les axones établissent la plupart de leurs connexions avec les dendrites.
Les protéines nécessaires à la création et au maintien des connexions nerveuses sont principalement fabriquées dans le corps cellulaire, transportées le long du cytosquelette jusqu’aux épines dendritiques et constamment renouvelées.
Les mitochondries fournissent l’énergie nécessaire au fonctionnement du neurone.
🔄 L’action des facteurs de croissance suit ces étapes :
Dans l’écorce cérébrale, la plupart des synapses se trouvent sur les épines dendritiques.
Dendrites reçoivent, corps intègre, axone transmet.
★ À maîtriser
🔄 Le potentiel d’action suit cette séquence :
Dans les axones myélinisés, les potentiels d’action peuvent se déplacer à 100 mètres par seconde.
📌 Les potentiels d’action obéissent à la loi du tout-ou-rien : leur fréquence peut changer, mais leur taille ne change pas.
Les courants électriques ne peuvent pas franchir la fente synaptique ; la transmission à travers cet espace repose sur des messagers chimiques appelés neurotransmetteurs.
À l’arrivée d’un potentiel d’action, l’entrée de calcium active des enzymes qui agissent sur des protéines présynaptiques ; les vésicules fusionnent alors avec la membrane et libèrent leurs neurotransmetteurs dans la fente synaptique.
📌 Les récepteurs ionotropiques possèdent un canal ionique qui s’ouvre lors de la liaison du neurotransmetteur, tandis que les récepteurs métabotropiques sont couplés à des protéines-G et ne possèdent pas de canal.
📌 Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du cerveau, tandis que le GABA et la glycine sont des neurotransmetteurs inhibiteurs.
Compléments
Pendant le potentiel d’action, le potentiel transmembranaire change d’environ 100 mV, passant d’environ -70 mV à l’intérieur à environ +30 mV.
La période réfractaire est une brève période de silence durant laquelle la membrane récupère sa capacité à propager un potentiel d’action.
Les axones les plus performants peuvent conduire des trains de potentiels d’action à des fréquences proches de 1000 par seconde.
Alan Hodgkin et Andrew Huxley ont découvert les mécanismes de transmission des influx nerveux grâce à l’étude des axones géants du calmar, ce qui leur a valu le prix Nobel.
La fente synaptique mesure environ 20 nanomètres et le neurotransmetteur la traverse en moins d’une milliseconde.
Après la libération, les vésicules synaptiques sont reconstituées à partir de membranes recyclées, puis remplies à nouveau de neurotransmetteurs.
Les cellules gliales éliminent les neurotransmetteurs de la fente synaptique au moyen de transporteurs et peuvent les traiter avant de les renvoyer aux terminaisons nerveuses ; les neurones peuvent aussi les pomper directement ou ils peuvent être dégradés dans la fente.
★ À maîtriser
Les effets neuromodulateurs peuvent modifier les canaux ioniques, les récepteurs, les transporteurs ou l’expression des gènes ; ils démarrent plus lentement que les effets excitateurs ou inhibiteurs, mais durent plus longtemps et s’étendent au-delà de la synapse.
Les drogues interagissent avec les neurotransmetteurs et autres messagers chimiques du cerveau et détournent souvent les systèmes du plaisir et de la récompense, utiles notamment pour manger, dormir, les relations sexuelles, l’apprentissage et la mémoire.
La dépendance peut entraîner des symptômes physiques et psychologiques de manque à l’arrêt, une recherche de drogue malgré les dommages au travail, à la santé ou à la famille, et parfois le recours au crime pour financer la consommation.
📌 Le risque de dépendance est présenté comme élevé pour la cocaïne, l’héroïne et la nicotine, et plus bas pour l’alcool, le cannabis, l’ecstasy et les amphétamines.
Compléments
🔄 L’activation métabotropique suit cette séquence :
L’acétylcholine, la dopamine et la noradrénaline agissent notamment sur des récepteurs couplés à des protéines-G.
Le cerveau humain compte environ 1600 neurones à noradrénaline, dont les axones se projettent dans toutes les régions du cerveau et de la moelle épinière.
La noradrénaline est libérée en réponse à la nouveauté ou au stress et aide à organiser des réponses complexes.
La dopamine agit sur des centres cérébraux associés aux émotions positives et peut récompenser l’animal dans certaines situations.
L’acétylcholine agit à la fois sur des récepteurs ionotropiques et métabotropiques ; elle transmet les signaux entre motoneurones et fibres musculaires striées aux jonctions neuromusculaires et contribue aussi à focaliser l’attention.
Les drogues agissent d’une manière ou d’une autre sur les neurotransmetteurs et les autres messagers chimiques du cerveau.
📌 Les drogues récréatives peuvent conduire à l’abus, à la dépendance et à l’intoxication, tandis que certaines drogues utilisées pour soulager la douleur ont une utilité médicale.
Pendant le développement de la dépendance, le corps et le cerveau s’adaptent progressivement à la présence répétée de la drogue, mais les mécanismes cérébraux précis demeurent inconnus.
La libération de dopamine induite par les drogues est considérée comme un signal susceptible d’inciter à poursuivre la consommation, sans nécessairement déclencher à elle seule un mécanisme de plaisir.
Ionotropique : ouvre un canal ; métabotropique : active une cascade.
★ À maîtriser
L’alcool déprime les signaux excitateurs et facilite l’inhibition de l’activité nerveuse dans le cerveau.
La consommation prolongée d’alcool détruit l’organisme, notamment le foie, et peut provoquer des lésions cérébrales irréversibles.
La nicotine agit sur les récepteurs cérébraux de l’acétylcholine et facilite les mécanismes naturels d’éveil et d’alerte.
📌 La nicotine peut avoir des effets toxiques sur le cerveau, notamment au cours de son développement, et la fumée du tabac est très nocive pour les poumons ; son exposition prolongée peut provoquer un cancer du poumon et des maladies cardiopulmonaires.
📌 La fumée de cannabis contient le même mélange de poisons que la fumée de cigarette, et les fumeurs de cannabis peuvent développer des maladies pulmonaires, voire un cancer du poumon, bien que ce dernier risque ne soit pas établi.
📌 La consommation excessive et répétée de cannabis est incompatible avec la conduite ou un travail exigeant sur le plan intellectuel, et les personnes intoxiquées sont incapables d’effectuer des tâches mentales complexes.
📌 La dexedrine et le speed provoquent surtout une libération de dopamine, tandis que l’ecstasy provoque surtout une libération de sérotonine.
📌 L’héroïne peut tuer après un léger surdosage en supprimant les réflexes respiratoires.
Compléments
🔄 Les effets de l’alcool évoluent ainsi :
Certaines personnes qui boivent deviennent agressives ou violentes, et presque une personne sur dix qui boit régulièrement devient alcoolique dépendante.
La consommation d’alcool pendant la grossesse expose l’enfant à des lésions cérébrales et à un quotient intellectuel bas.
★ À maîtriser
Les récepteurs cutanés du toucher cités sont :
Les récepteurs tactiles possèdent des canaux ioniques qui s’ouvrent lors d’une déformation mécanique et déclenchent des potentiels d’action.
📌 Les corpuscules de Pacini et de Meissner s’adaptent rapidement et répondent mieux aux déformations rapides, comme les vibrations et l’agitation, tandis que les disques de Merkel répondent à une pression soutenue et les terminaisons de Ruffini aux changements de pression plus lents.
📌 Les axones du toucher sont de grandes fibres myélinisées qui transmettent rapidement l’information vers le cortex, tandis que le froid, la chaleur et la douleur sont détectés par des axones plus minces à terminaisons nues qui transmettent plus lentement.
🔄 Les signaux tactiles suivent ce trajet :
La carte du corps dans le cortex somatosensoriel est déformée : la taille de chaque partie représentée dépend du nombre de ses récepteurs tactiles, alors que la densité des neurones corticaux est uniforme.
Compléments
📌 Les corpuscules de Pacini ont des champs récepteurs beaucoup plus grands que ceux des corpuscules de Meissner.
Les récepteurs tactiles envoient leurs impulsions par les nerfs sensoriels jusqu’aux racines dorsales de la moelle épinière.
Les voies nerveuses du toucher croisent la ligne médiane, de sorte que le côté droit du corps est représenté dans l’hémisphère gauche et le côté gauche dans l’hémisphère droit.
Le bout des doigts et les lèvres sont particulièrement sensibles à la discrimination de détails fins, et la peau peut distinguer un relief inférieur à 1/100e de millimètre lorsqu’il est exploré par le toucher.
Les neurones moteurs des doigts reçoivent des informations tactiles, ce qui permet une communication sensorimotrice rapide, notamment pour détecter un objet qui commence à glisser de la main.
La représentation corticale du corps peut changer avec l’expérience : elle est plus grande pour l’index utilisé par les lecteurs braille et pour les doigts de la main gauche des joueurs d’instruments à cordes.
Pacini et Meissner vibrent vite ; Merkel maintient la pression, Ruffini suit ses changements lents
★ À maîtriser
📌 La douleur est un système distinct du toucher, doté de fonctions et d’une organisation anatomique différentes.
La douleur est désagréable, varie considérablement selon les individus et renseigne peu sur la nature précise du stimulus, par exemple entre une abrasion et une piqûre d’ortie.
Des fibres sensorielles isolées chez l’animal répondent aux stimuli qui endommagent ou pourraient endommager les tissus : un stimulus mécanique intense, une chaleur intense et différents stimuli chimiques.
Certains nocicepteurs répondent à une température supérieure à 46 °C, à l’acidité des tissus ou à la substance active des piments.
📌 Deux classes de fibres afférentes périphériques répondent aux stimuli nocifs : les fibres Aδ, myélinisées et relativement rapides, et les fibres C, très fines, lentes et non myélinisées.
📌 Les voies ascendantes de la douleur sont parallèles : l’une traite la localisation de la douleur, tandis que l’autre est responsable de son aspect émotionnel.
La morphine agit sur les mêmes récepteurs que certains opioïdes endogènes, dont la met-enképhaline, et produit un effet analgésique.
Dans la douleur chronique, l’hyperalgésie résulte d’une augmentation de l’excitation et d’une diminution de l’inhibition, principalement liées à des changements dans la réponse des neurones sensoriels et dans les molécules réceptrices des neurotransmetteurs concernés.
La douleur déclenche des réflexes protecteurs automatiques, comme le réflexe de retrait, et fournit des informations permettant d’apprendre à éviter les situations dangereuses.
La stimulation électrique de certaines zones cérébrales, comme la matière grise périaqueducale, élève le seuil de douleur par une voie descendante du mésencéphale vers la moelle épinière.
Compléments
Les expériences d’enregistrement de fibres sensorielles chez l’animal ne permettent pas, à elles seules, de connaître l’expérience subjective de la douleur.
Les techniques de biologie moléculaire ont permis de découvrir la structure et les caractéristiques de plusieurs récepteurs de la douleur appelés nocicepteurs.
Les gènes des récepteurs répondant aux stimulations mécaniques intenses n’ont pas encore été identifiés, bien que ces récepteurs doivent exister.
Les fibres Aδ et C entrent dans la moelle épinière et établissent des synapses avec des neurones qui se projettent jusqu’au cortex cérébral.
L’hyperalgésie peut entraîner une sensation douloureuse en l’absence de stimulation nocive et constituer un problème clinique sérieux.
Risque de blessure → libération d’analgésiques endogènes → seuil douloureux accru
★ À maîtriser
📌 Les bâtonnets sont environ 1000 fois plus sensibles à la lumière que les cônes ; les bâtonnets contribuent surtout à la vision nocturne et les cônes à la vision diurne.
🔄 La voie visuelle vers le cortex suit ces étapes : les fibres des nerfs optiques se rencontrent au chiasma optique, la moitié des fibres de chaque nerf croise et rejoint les fibres non croisées de l’autre nerf, les bandelettes optiques se projettent vers le corps genouillé latéral, l’information est relayée vers le cortex cérébral
Dans l’aire V1, les neurones répondent préférentiellement à des lignes ou des bords selon une orientation particulière, et les neurones d’une même colonne partagent cette préférence.
Compléments
La rétine comporte 125 millions de photorécepteurs qui produisent de petits potentiels électriques en réponse à la lumière.
Il existe trois types de cônes sensibles à différentes longueurs d’onde, et les cônes sont essentiels à la vision des couleurs.
Le côté gauche du monde visuel est représenté dans l’hémisphère droit, et le côté droit dans l’hémisphère gauche.
L’expérience peut modifier la réponse d’une cellule visuelle à l’activité de l’œil gauche ou de l’œil droit, ce qui illustre la plasticité du cortex visuel.
La vision aveugle désigne la capacité de certaines personnes ayant une lésion de V1 à saisir avec précision des objets dans leur champ visuel tout en déclarant ne pas les voir.
Rétine → nerf optique → chiasma → corps genouillé latéral → cortex
★ À maîtriser
Même les décisions les plus simples nécessitent de combiner l’information sensorielle avec des connaissances préexistantes.
Pour étudier les bases neurales de la décision, les scientifiques construisent une tâche comportementale contrôlée, entraînent intensivement les sujets à l’exécuter, puis suivent leurs performances.
Une tâche de décision visuelle simple, comme choisir le point le plus grand ou le plus lumineux parmi au plus deux stimuli, mobilise un cycle complet : acquisition et analyse sensorielles, réponse correcte ou incorrecte, puis présence ou absence de récompense.
Les neurones de l’aire MT, aussi appelée V5, répondent sélectivement à certaines directions de mouvement et leur activité augmente avec la proportion de points se déplaçant dans leur direction préférée.
📌 Dans l’expérience du Mondrian, les panneaux reflètent le même mélange de longueurs d’onde, mais une cellule de V1 répond de façon semblable à chacun tandis qu’une cellule de V4 répond davantage à la zone perçue comme rouge.
Compléments
Dans une tâche où un singe estime la direction globale d’un nuage de points, augmenter la proportion de points se déplaçant uniformément dans une direction améliore la correspondance entre ses réponses et cette direction.
La microstimulation électrique de neurones sensibles au mouvement dans l’aire MT ou V5 peut biaiser l’estimation de la direction par le singe.
V4 pourrait contribuer à la perception des couleurs, mais certains scientifiques soupçonnent que d’autres aires y participent également.
Lors d’une illusion de mouvement, l’activité des neurones de V5 peut refléter le mouvement perçu plutôt que le mouvement physique du stimulus.
Face à un stimulus visuel ambigu comme le cube de Necker, l’observateur alterne entre plusieurs interprétations alors que l’image rétinienne reste inchangée.
V1 répond au mélange lumineux ; V4 répond à la couleur perçue.
★ À maîtriser
La contraction musculaire déclenchée par un neurone moteur suit une chaîne allant du potentiel d’action nerveux à la libération de neurotransmetteur, puis au potentiel d’action musculaire, à la libération de Ca2+ intracellulaire et enfin à la contraction des fibres.
Le cortex moteur contient une carte topographique du corps, et les neurones associés à un mouvement deviennent actifs environ 100 millisecondes avant les muscles correspondants.
📌 Le cortex moteur spécifie les actions par le codage en population : une action est déterminée par l’activité d’un ensemble de neurones, et non par le codage individuel d’une action ou d’un muscle par chaque neurone.
Les lésions du cervelet peuvent entraîner :
Le cervelet est essentiel à l’apprentissage moteur et à l’adaptation, notamment en ajustant et en synchronisant les circuits moteurs.
L’acquisition des habiletés motrices dépend de la dépression à long terme (LTD), un mécanisme d’apprentissage cellulaire qui réduit la force de certaines connexions synaptiques.
La dopamine est libérée dans les ganglions de la base, où elle agit sur des récepteurs métabotropiques, favorise l’action et signale une récompense après une action appropriée.
Compléments
Au cours du développement, plusieurs fibres nerveuses contactent chaque fibre musculaire, puis la compétition élimine toutes ces connexions sauf une.
La moelle épinière participe au contrôle musculaire par des réflexes de retrait, qui protègent des objets pointus ou chauds, et des réflexes d’étirement, qui contribuent à la posture.
Le réflexe rotulien est un réflexe d’étirement impliquant des neurones sensoriels qui signalent l’allongement du muscle et des neurones moteurs qui produisent le mouvement.
Les circuits spinaux peuvent organiser des comportements comme les mouvements rythmiques des membres pendant la marche ou la course en coordonnant l’excitation et l’inhibition des neurones moteurs.
Les aires prémotrices participent à plusieurs fonctions :
Chez le singe, les neurones miroirs répondent lorsque le singe voit une main bouger et lorsqu’il exécute le même mouvement ; ils sont importants pour l’imitation et l’interprétation des actions.
Les aires du cortex pariétal représentent spatialement le corps et les cibles visuelles et auditives qui l’entourent.
Une lésion des aires pariétales peut perturber les mouvements d’atteinte et entraîner une négligence de certaines parties du monde ou du côté gauche du propre corps du patient.
Planifier, coordonner, exécuter : les trois temps de l’action.
★ À maîtriser
Le plan général du cerveau est principalement déterminé génétiquement, mais l’activité électrique, surtout aux stades précoces, influence les détails des réseaux.
🔄 Les premières étapes comprennent : la division cellulaire, la différenciation, où les cellules cessent de se diviser et acquièrent des caractéristiques spécifiques, la migration de neurones vers différents emplacements
Au cours de la troisième semaine de gestation humaine, des cellules de la partie supérieure de l’embryon forment la plaque neurale, dont la partie frontale donnera le cerveau et la partie caudale la moelle épinière.
🔄 La plaque neurale : s’enroule, se referme en tube neural, s’enfonce dans l’embryon et est enveloppée par le futur épiderme
📌 L’absence de fermeture du tube neural dans la partie inférieure de la moelle épinière entraîne un spina bifida, tandis qu’une absence de fermeture au niveau de la tête entraîne une anencéphalie, caractérisée par l’absence de cerveau organisé.
Les cellules embryonnaires déterminent leur position selon les axes avant-arrière et haut-bas, en réponse à des signaux moléculaires émis depuis des pôles du tube neural qui forment des gradients de concentration.
Dans l’axe dorso-ventral de la moelle épinière, Sonic hedgehog diffuse depuis la partie inférieure et induit des destins cellulaires différents selon sa concentration.
📌 Une concentration élevée de Sonic hedgehog induit l’expression d’un gène conduisant à des interneurones, tandis qu’une concentration plus faible induit un autre gène produisant des neurones moteurs.
Compléments
Le génome humain contient approximativement 40 000 gènes qui orchestrent le développement du corps et du cerveau.
La plupart des gènes humains sont également présents chez la drosophile, dont l’étude a permis d’identifier de nombreux gènes impliqués dans le développement du système nerveux humain.
Le poisson zèbre, la souris, le poulet et la grenouille servent à étudier le développement nerveux grâce à des avantages expérimentaux différents.
Les signaux de la couche embryonnaire sous-jacente orientent le destin des cellules de la plaque neurale; cette couche formera le squelette et les muscles de l’embryon.
Les régions cérébrales précoces comprennent :
Le tube neural se replie notamment pour former un angle droit entre la tête et le tronc, tandis que ses cellules changent de forme, se divisent, migrent et adhèrent les unes aux autres.
Les signaux de guidance axonale attirent ou repoussent les cônes de croissance et les aident à trouver leur cible sur de courtes ou de longues distances.
Division, différenciation, migration : les premières étapes du développement.
★ À maîtriser
Compléments
Dans le système visuel, l’activité électrique de la rétine contribue à établir les connexions précises entre les neurones de l’œil et du cerveau nécessaires à une vision précise.
Un ensemble initial exubérant de connexions visuelles est sculpté pendant une période critique, après laquelle le modèle de base du système visuel est complet vers 8 semaines chez le singe et probablement vers un an chez l’humain.
La croissance de nouveaux axones après une maladie ou une lésion de la moelle épinière ne garantit pas le rétablissement de leurs connexions.
Les méthodes de biologie moléculaire permettent de moduler l’expression des gènes à différents moments et endroits du développement pour en tester la fonction; déterminer la hiérarchie du contrôle génétique reste un défi majeur des neurosciences.
Les cellules souches embryonnaires prolifèrent très tôt au cours du développement, tandis que d’autres cellules souches se trouvent dans la moelle osseuse et le cordon ombilical.
L’activité électrique sculpte les connexions initialement exubérantes.
★ À maîtriser
La lecture exige de reconnaître les symboles visuels de l’alphabet dans le bon ordre et d’entendre les sons correspondants dans le bon ordre, en extrayant la structure phonémique des mots.
Pour lire un mot non familier, le lecteur doit identifier chaque lettre et la placer dans le bon ordre; l’œil saute d’une lettre à l’autre et les signaux moteurs de ses mouvements doivent être intégrés à l’information visuelle.
Pendant la lecture, le système magnocellulaire détecte le déplacement de l’œil hors des lettres fixées, envoie un signal d’erreur au système moteur oculaire et aide l’œil à se fixer successivement sur les lettres pour en déterminer l’ordre.
Chez beaucoup de personnes dyslexiques, le système visuel magnocellulaire est légèrement détérioré.
Le contrôle oculaire moins stable chez les personnes dyslexiques peut leur donner l’impression que les lettres se déplacent ou changent de place pendant la lecture.
Compléments
Jusqu’à une personne sur 10 pourrait rencontrer des difficultés associées à la dyslexie développementale.
La dyslexie peut entraîner une perte de confiance et contribuer à un cercle de frustration, de rébellion, d’agressivité et parfois de délinquance.
La plupart des personnes dyslexiques sont lentes et imprécises dans l’analyse des caractéristiques orthographiques et phonologiques des mots.
Le système magnocellulaire, constitué de grands neurones, est spécialisé dans la réponse aux déplacements et contribue à localiser des cibles mouvantes.
Le réseau magnocellulaire s’étend de la rétine au cortex cérébral et au cervelet, puis aux neurones moteurs des muscles oculaires.
Les personnes dyslexiques présentent une sensibilité aux mouvements visuels plus faible que les lecteurs normaux et des ondes cérébrales anormales en réponse à ces stimuli.
L’imagerie cérébrale révèle un schéma altéré d’activation fonctionnelle des régions sensibles aux mouvements visuels chez les personnes dyslexiques.
Voir les lettres, les ordonner, associer chaque symbole à son son.
★ À maîtriser
De nombreux dyslexiques ont du mal à ordonner les sons d’un mot, ce qui peut entraîner une prononciation incorrecte, comme « darpeau » au lieu de « drapeau ».
Pendant la lecture, les dyslexiques sont plus lents et moins précis pour transformer les lettres en sons correspondants.
Le système magnocellulaire transmet de nombreuses informations au cervelet, dont les fonctions pourraient être altérées chez les dyslexiques et contribuer à leurs difficultés d’écriture.
Les traitements de la dyslexie reposent sur différentes hypothèses, notamment l’hypothèse magnocellulaire et les formes superficielle ou profonde, auxquelles correspondent différentes approches.
Compléments
Les phonèmes sont distingués grâce aux légères différences de fréquence et aux changements d’intensité des sons.
Chez les dyslexiques, le développement des gros neurones auditifs qui détectent les variations de fréquence et d’intensité pourrait différer de celui des bons lecteurs, rendant des sons proches comme « b » et « d » plus difficiles à distinguer.
Chez certains dyslexiques, des altérations du développement des cellules cérébrales pourraient affecter les réseaux spécialisés dans la reconnaissance des changements temporels.
Certains dyslexiques sont particulièrement maladroits et ont souvent une écriture malhabile.
Certains scientifiques proposent que le cervelet participe aussi à l’écriture, à la parole et à certains aspects de la planification cognitive.
Les traitements de la dyslexie reposent sur un diagnostic précoce.
Une approche proposée pour certains dyslexiques consiste à faire entendre des sons ralentis afin de rendre les limites phonémiques plus claires, puis à les accélérer progressivement; des tests indépendants sont en cours pour évaluer son efficacité.
📌 Certains dyslexiques pourraient être légèrement meilleurs que les bons lecteurs pour distinguer les couleurs et discriminer la forme globale plutôt que locale.
Traitements proposés mais évalués ; difficultés de lecture mais possibles atouts perceptuels globaux
★ À maîtriser
📌 La potentialisation à long terme (LTP) augmente la force synaptique, tandis que la dépression à long terme (LTD) la diminue.
Le glutamate est le neurotransmetteur des synapses cérébrales les plus plastiques, où se produisent la LTP et la LTD.
Les récepteurs du glutamate se répartissent en quatre types :
Les récepteurs glutamatergiques ionotropiques utilisent des canaux ioniques pour produire un potentiel postsynaptique excitateur, tandis que les récepteurs métabotropiques modulent la taille et la nature de cette réponse.
Lors d’une activation synaptique intense, la dépolarisation chasse les ions Mg²⁺ du canal NMDA, permettant aux récepteurs NMDA de laisser passer Na⁺ et K⁺ et de faire entrer Ca²⁺ dans le neurone.
Le Ca²⁺ active des enzymes qui modifient chimiquement des protéines dans ou près de la synapse, premières étapes de la formation des souvenirs.
📌 La LTP peut résulter d’une hausse du nombre de récepteurs AMPA dans la synapse ou d’une hausse de leur efficacité, tandis qu’une baisse de leur nombre ou de leur efficacité conduit à la LTD.
Lorsque les souvenirs deviennent plus durables, des modifications structurelles apparaissent dans le cerveau.
L’apprentissage est influencé par l’état émotionnel et la concentration, et les événements liés à des expériences heureuses, tristes ou douloureuses tendent à être mieux rappelés.
Compléments
La force synaptique est mesurée par la réponse électrique produite par la libération d’un neurotransmetteur.
Les récepteurs AMPA ouvrent rapidement leurs canaux ioniques après la liaison du glutamate et produisent un potentiel postsynaptique excitateur.
La vague de Ca²⁺ déclenchée par l’activation des récepteurs NMDA dure au plus une seconde lorsque le glutamate leur est lié.
Après l’induction de la LTP, les synapses contenant davantage de récepteurs AMPA peuvent grossir ou bourgeonner en nouvelles synapses.
LTP renforce la synapse ; LTD l’affaiblit
★ À maîtriser
La capacité de la mémoire de travail est estimée à 7 ± 2 objets, et la plupart des personnes se rappellent parfaitement 7 à 8 lettres dans un test d’empan mnésique.
La mémoire de travail comprend un système exécutif central qui contrôle le flux d’informations, une boucle phonologique qui maintient brièvement les sons et un calepin visuo-spatial qui conserve et manipule les images mentales.
L’information visuelle suit une voie ventrale du cortex strié vers le lobe temporal médian, en passant par des réseaux qui traitent successivement la forme, la couleur, l’identité et la familiarité de l’objet avant la formation d’un souvenir.
📌 Savoir qu’un piano est un piano relève de la connaissance sémantique, tandis que savoir en jouer relève de l’apprentissage d’une compétence.
Compléments
Même les mots ou nombres lus visuellement sont transcrits en code phonologique et stockés brièvement dans le système phonologique à deux composants.
La mémoire de travail est principalement située dans les lobes frontaux et pariétaux ; ses composantes auditives sont généralement latéralisées à gauche et le calepin visuel à droite.
Les études chez les jeunes enfants suggèrent que la mémoire de travail a coévolué avec la parole, dont elle soutient l’apprentissage en aidant à suivre les mots et leur ordre.
📌 La mémoire perceptuelle permet d’emmagasiner et de reconnaître les choses observées, tandis que la mémoire sémantique conserve des faits et des connaissances sur le monde.
Savoir qu’un piano est un piano relève des faits ; savoir en jouer relève de la compétence.
★ À maîtriser
📌 Les personnes amnésiques peuvent acquérir certaines capacités motrices ou apprendre à lire à l’envers sans pouvoir se rappeler consciemment qu’elles les ont apprises.
📌 Le cortex périrhinal contribue au sentiment de familiarité avec le passé, tandis que l’hippocampe encode les événements et les endroits.
Lors de certains apprentissages, des seconds messagers chimiques transmettent les signaux au noyau des cellules cérébrales, où des gènes sont activés pour produire des protéines qui fixent le souvenir.
Le blocage des récepteurs NMDA dans l’hippocampe altère la reconnaissance des lieux, et les animaux dépourvus de ces récepteurs dans l’hippocampe apprennent mal et possèdent des cellules de lieu peu précises.
📌 Une bonne mémoire repose sur un équilibre entre se rappeler et organiser les informations importantes et oublier les informations inutiles.
L’ingénierie cognitive utilise les connaissances sur l’encodage, le stockage, la consolidation et la récupération de l’information pour soutenir la mémoire.
Pour favoriser la fixation des souvenirs, il est possible de :
📌 La mémoire épisodique peut bénéficier du fait d’entendre parler d’une activité, tandis que l’acquisition d’une compétence exige une pratique fréquente.
Compléments
La mémoire épisodique apprend rapidement parce qu’un événement personnel ne se produit qu’une fois et ne peut être revécu pour le réapprendre.
Les régions dont les lésions peuvent affecter ces mémoires sont :
Différentes cellules de lieu codent différentes parties de l’environnement, tandis que des cellules de régions adjacentes encodent la direction prise par l’animal.
Dans une tâche de piscine, les rats et les souris utilisent leurs cellules de lieu et d’orientation de la tête pour trouver une plate-forme cachée, dont la localisation est mémorisée grâce à la plasticité déclenchée par les récepteurs NMDA.
L’amélioration de la mémoire pourrait rendre plus difficile l’oubli des informations insignifiantes de la journée.
Activation des récepteurs NMDA → plasticité hippocampique → repérage spatial plus précis.
★ À maîtriser
📌 Le cortisol active l’amygdale, ce qui favorise l’apprentissage d’informations liées à la peur, et désactive l’hippocampe, réduisant les ressources consacrées aux aspects plus complexes de l’apprentissage.
La relation entre stress et fonctionnement cérébral suit une courbe en cloche : un niveau modéré de stress peut améliorer le fonctionnement, tandis qu’un stress excessif le détériore.
Le vieillissement non réussi est associé à des niveaux de cortisol plus élevés que le vieillissement réussi, et cette augmentation précède le déclin des capacités mentales et la réduction de la taille de l’hippocampe.
Compléments
📌 Les facteurs de stress peuvent être psychologiques, physiques ou mixtes, ces derniers associant souvent une affection physique à l’angoisse et aux préoccupations.
Les protéines de choc thermique (HSP) dirigent les protéines endommagées vers leur réparation ou leur élimination sans danger, contribuant ainsi à protéger les cellules de la toxicité ou du dysfonctionnement.
La réponse « se battre ou fuir » s’accompagne notamment d’excitation, de transpiration, d’une plus grande lucidité, d’une fréquence cardiaque et d’une pression sanguine accrues, ainsi que d’un sentiment de peur.
Le cortisol augmente le niveau de sucre sanguin et les combustibles métaboliques comme les acides gras, souvent aux dépens de protéines décomposées pour fournir des combustibles immédiatement utilisables.
À court terme, le cortisol aide l’adrénaline à augmenter la pression sanguine et interrompt la croissance, la digestion, l’inflammation, la cicatrisation et la libido.
L’hippocampe contient des récepteurs MR activés par les niveaux normaux de cortisol et des récepteurs GR dont l’occupation augmente lorsque le cortisol s’élève.
Dans les cas sévères de dépression, un excès de cortisol est observé et des travaux suggèrent un rétrécissement de l’hippocampe, sans établir que l’augmentation du cortisol soit la cause première de la maladie.
Perception du défi → réponse sympathique immédiate → axe HPA et cortisol
★ À maîtriser
Lors d’une réponse immunitaire, des leucocytes, des macrophages et des protéines de phase aiguë se dirigent vers le site attaqué pour identifier, détruire et éliminer les agents pathogènes.
La réponse de phase aiguë peut entraîner de la fièvre, des douleurs, de la somnolence, une perte d’appétit et du désintérêt; ces réponses aident à combattre l’infection, à conserver l’énergie et à favoriser la réparation, mais peuvent devenir dommageables si elles sont trop fréquentes ou prolongées.
Le cerveau répond aux signaux immunitaires et aux tissus endommagés, présente des réponses immunitaires et inflammatoires locales et contribue au contrôle de l’immunité et de la réponse de phase aiguë.
Les déclencheurs de la production de cytokines comprennent : les molécules d’origine bactérienne ou virale, les dommages cellulaires, les menaces à la survie des cellules, comme les toxines ou de faibles niveaux d’oxygène
Le cerveau peut activer ou désactiver la production de cytokines par des signaux nerveux vers les tissus, principalement via le système nerveux sympathique, ou par des hormones comme le cortisol produit par les glandes surrénales.
La majorité des cytokines stimulent le système immunitaire et des composantes de l’inflammation, notamment l’œdème, les changements locaux du débit sanguin et la libération d’une seconde vague de molécules inflammatoires.
📌 L’effet du stress sur le système immunitaire dépend du type de stress et de la manière dont la personne y répond; un stress difficile à gérer, comme un travail excessif ou une tragédie majeure, peut inhiber les réponses de défense, tandis que certaines formes de stress léger peuvent améliorer la fonction immunitaire.
Une caractéristique importante du lien entre stress et système immunitaire est l’activation de l’axe hypothalamique-hypophysaire-surrénale, ou axe HPA.
Lors d’une réponse cérébrale au stress, l’hypothalamus augmente la production de CRF, qui stimule la libération d’ACTH par l’hypophyse; l’ACTH circule ensuite jusqu’aux glandes surrénales et stimule la libération d’hormones stéroïdiennes, dont le cortisol chez l’humain.
Des molécules de défense contribuent à des maladies cérébrales comme :
La surproduction de molécules immunitaires dans le cerveau, particulièrement de certaines cytokines, peut endommager les neurones.
Compléments
La barrière hémato-encéphalique est constituée de cellules endothéliales spécialisées des vaisseaux cérébraux, relativement résistantes au passage des grosses molécules et des cellules immunitaires du sang vers le cerveau.
La réponse immunitaire locale dans un tissu infecté, blessé ou enflammé peut provoquer un œdème, une douleur, une modification du débit sanguin et la libération de molécules inflammatoires locales.
L’hypothalamus régule principalement plusieurs réponses à la maladie, notamment la fièvre, le sommeil et l’appétit.
Stress → CRF → ACTH → cortisol
★ À maîtriser
Compléments
Chez l’humain, l’horloge biologique oscille à une fréquence légèrement plus lente qu’une journée, mais les informations provenant des yeux l’ajustent au cycle jour-nuit.
En l’absence d’indices temporels externes, des personnes isolées dans des caves profondes adoptaient un cycle sommeil-éveil d’environ 25 heures.
🔄 L’activité EEG évolue ainsi pendant l’endormissement :
Pendant le sommeil, les neurones qui contrôlent les muscles squelettiques sont activement inhibés, ce qui entraîne une perte de tonus musculaire, tandis que les neurones contrôlant la respiration et la fréquence cardiaque continuent de fonctionner normalement.
La plupart des personnes ont environ 4 à 6 épisodes brefs de sommeil REM par nuit.
Chez la drosophile, les gènes per et tim produisent des protéines qui s’accumulent, se lient entre elles et arrêtent leur propre synthèse; la lumière dégrade ces protéines, dont la baisse permet aux gènes de se réactiver.
PER et TIM s’accumulent, s’associent, freinent leur synthèse, puis la lumière les dégrade
★ À maîtriser
Les techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle repèrent les changements du métabolisme énergétique requis par l’activité neuronale, alors que les techniques électrophysiologiques analysent les changements de potentiel de membrane des neurones activés.
L’activité neuronale nécessite de l’énergie issue de l’oxydation du glucose; le glucose et l’oxygène sont apportés par la circulation cérébrale, et le lien neurovasculaire provoque une augmentation locale du débit sanguin dans les aires actives, mesurée comme indice d’activité neurale.
L’examen par IRM est non invasif, ne requiert pas d’injection de substances radioactives et peut être utilisé chez des personnes de tout âge.
L’IRM fournit des images à haute résolution des structures cérébrales, et l’imagerie des tenseurs de diffusion révèle les faisceaux de fibres de matière blanche reliant différentes régions du cerveau.
Lors d’une augmentation de l’activité neurale, la demande énergétique des pompes à ions accroît la consommation d’oxygène et la désoxyhémoglobine, ce qui diminue d’abord le signal magnétique ; quelques secondes plus tard, l’augmentation locale du flux sanguin dépasse celle de la consommation d’oxygène, accroît relativement l’oxyhémoglobine et renforce le signal.
La soustraction de deux tâches très similaires, dont une seule sollicite le processus mental étudié, met en évidence les changements d’activité associés à ce processus ; les images successives sont soustraites en 2D puis compilées par ordinateur pour produire une soustraction en 3D.
Dans les expériences de vision, V1 et V2 sont activées par les images visuelles, l’analyse des couleurs est associée à V4 et l’analyse du mouvement à V5.
Des paradigmes expérimentaux récents, parfois fondés sur la réalité virtuelle, révèlent l’implication du lobe temporal médial dans la mémoire avec le cortex préfrontal et le précuneus, alors que son activation n’était pas régulièrement observée dans les premières tâches de mémoire à long terme.
Des expériences combinant enregistrements électriques et IRMf ont montré que le signal BOLD est davantage corrélé à l’activité synaptique qu’à la décharge des potentiels d’action, ce qui en fait un index plus significatif des processus synaptiques dans une région cérébrale. - Nikos Logothetis
Compléments
En TEP, les anneaux de détecteurs enregistrent le moment et la position des particules gamma émises par les isotopes nucléaires pendant leur passage dans le cerveau et jusqu’à leur atténuation.
Les mesures par TEP ont permis de localiser dans le cerveau humain des fonctions sensorielles, motrices et cognitives.
La TEP nécessite l’injection de traceurs radioactifs, ce qui empêche notamment les enfants et les femmes en âge de procréer de passer cet examen, et limite le nombre de mesures réalisables pendant le scan.
Les changements du flux sanguin cérébral détectés par les techniques de TEP et d’IRM peuvent servir d’index de l’activité neurale, et l’informatique permet de localiser ces changements dans le cerveau.
Le mécanisme exact de l’augmentation locale du flux sanguin cérébral n’est pas clairement établi, mais la signalisation liée aux neurotransmetteurs semble en être responsable.
V4 traite la couleur, V5 le mouvement
★ À maîtriser
📌 Les cerveaux biologiques traitent l’information au moyen de réseaux fortement parallèles, tandis que les ordinateurs numériques conventionnels utilisent un traitement en série et sont bien plus rapides que les impulsions nerveuses, dont la vitesse de propagation varie d’environ 0,5 à 120 mètres par seconde selon les fibres nerveuses.
📌 Le codage analogique représente l’information par une variation continue du voltage, tandis que le codage numérique utilise des 0 et des 1 ; les circuits analogiques peuvent réaliser directement l’addition, la soustraction, l’exponentielle et l’intégration.
Une rétine en silicium artificielle adapte automatiquement sa décharge aux changements des conditions globales de luminosité et est connectée à deux neurones de silicium qui extraient des informations sur les angles des lignes et les limites de contraste.
Dans un réseau neuronal artificiel, l’information est entreposée dans la force des connexions, ce qui rend la mémoire distribuée et adressable par contenu.
Une règle d’apprentissage compare le signal de sortie obtenu après présentation d’un patron au signal désiré, puis utilise l’erreur pour ajuster les connexions et réduire progressivement l’écart.
📌 Un réseau neuronal doit conserver une capacité d’erreur : un réseau surentraîné qui ne répond qu’à un seul type de signal ne peut généraliser utilement à d’autres situations.
Compléments
Environ 50-80% de la consommation totale d’énergie du cerveau est consacrée à la propagation des potentiels d’action le long des fibres nerveuses et à la transmission synaptique.
Les connexions directes entre neurones de silicium sont limitées par la nature bidimensionnelle des puces et des circuits, tandis que le cerveau biologique exploite son volume tridimensionnel pour empaqueter les cellules et les connexions.
Le multiplexage permet de transporter plusieurs messages de neurones de silicium sur un même câble en exploitant la haute vitesse de l’électronique conventionnelle.
Un cerveau construit avec des puces de silicium consommerait autour de 10 mégawatts et la chaleur produite provoquerait sa fonte.
Le cerveau biologique mise sur le parallèle et le codage épars ; la puce exploite la vitesse électronique
★ À maîtriser
Les réseaux neuronaux artificiels sont généralement simulés mathématiquement sur ordinateur numérique, ce qui ralentit leur fonctionnement et limite leur emploi en temps réel.
NOMAD possède un cerveau simulé de 10 000 cellules et de plus d’un million de connexions; en goûtant des cubes conducteurs rayés et moins conducteurs tachetés, il apprend à privilégier les premiers.
Compléments
📌 Les réseaux neuronaux sont robustes au bruit et peuvent continuer à fonctionner malgré la défaillance de certaines unités, alors que les systèmes experts couramment utilisés pour les pilotes automatiques reposent sur des logiciels déterministes conventionnels.
Robuste face au bruit, mais simulation trop lente pour l’urgence
★ À maîtriser
📌 Un recrutement neuronal local produit une crise partielle, tandis que le recrutement de l’ensemble du cortex produit une crise générale.
📌 Une crise isolée est assez commune, tandis que l’épilepsie désigne des crises récurrentes dont la cause immédiate demeure incertaine.
La migraine associe souvent une douleur d’un seul côté de la tête, des nausées et une intolérance à la lumière et au bruit, avec parfois une aura visuelle de points scintillants ou de lignes lumineuses brisées.
Un AVC dans un hémisphère affecte habituellement le côté opposé du corps et peut provoquer une faiblesse, une perte d’équilibre ainsi que des modifications des sensations, du langage et du discours.
📌 Lors d’un AIT, l’interruption sanguine est assez brève pour permettre aux neurones de rétablir leur ATP et leur fonctionnement sans séquelle, tandis qu’un AIC prolongé cause des dommages irréversibles.
Compléments
Le GABA inhibiteur et le glutamate excitateur modulent le cycle d’excitabilité associé aux crises épileptiques.
Lors d’une crise générale, l’EEG montre de larges ondes lentes synchrones dans les deux hémisphères, qui remplacent le rythme normal des ondes alpha.
Les facteurs déclencheurs possibles sont :
Des médicaments plus sélectifs peuvent atténuer l’activité anormale d’une crise sans réduire l’activité cérébrale normale, et l’imagerie peut localiser la région à l’origine de crises invalidantes sévères pour guider une ablation chirurgicale.
Au début d’une migraine, l’activité augmente dans les régions traitant la douleur des vaisseaux cérébraux, puis le flux sanguin local augmente brièvement avant de diminuer, ce qui contribue aux symptômes visuels puis à une faiblesse temporaire.
Les triptans activent un sous-groupe de récepteurs sérotoninergiques et arrêtent efficacement la migraine.
Les neurones utilisent l’oxygène et le glucose pour produire l’ATP nécessaire au transport membranaire des ions et à la neurotransmission; les deux tiers de leur énergie servent à l’ATPase sodium-potassium.
Lors d’un AIC, le manque d’ATP perturbe l’homéostasie, peut entraîner la dépolarisation neuronale et la libération de glutamate toxique, tandis que les cellules gliales perdent leur capacité à réabsorber le glutamate excédentaire.
Un activateur du plasminogène tissulaire peut dissoudre le caillot responsable d’un AVC et rétablir la circulation sanguine, et son administration rapide est salutaire.
Épilepsie : décharges, baisse d’excitabilité, recrutement neuronal
★ À maîtriser
La maladie de Huntington est neurodégénératrice, provoque des mouvements anormaux involontaires et résulte d’une mutation liée à la répétition de séquences dans le gène codant la huntingtine.
Certaines formes précoces de la maladie de Parkinson sont causées par des problèmes de codage de la protéine parkin; la maladie entraîne un ralentissement des mouvements, une rigidité des membres, des tremblements et des gestes involontaires.
La sclérose en plaques affecte les jeunes adultes et provoque des épisodes récurrents de faiblesse, d’engourdissement, de vision double ou de perte d’équilibre, qui peuvent durer quelques semaines avant un retour apparent à la normale.
Dans la sclérose en plaques, l’attaque immunitaire de la gaine de myéline provoque une inflammation et une démyélinisation, puis l’inflammation disparaît, la myéline est réparée et le corps retrouve son état normal.
L’origine de l’activation immunitaire à l’origine de la sclérose en plaques demeure inconnue, ce qui empêche de guérir la maladie.
Compléments
Les diagnostics neurologiques sont de plus en plus classés selon leur cause génétique plutôt que seulement selon la région cérébrale affectée et les symptômes.
L’ataxie spinocérébelleuse héréditaire peut provoquer des problèmes de motricité fine qui déstabilisent physiquement et s’aggravent au fil des ans; des tests génétiques peuvent aider à la diagnostiquer.
La sclérose en plaques est une maladie auto-immune dans laquelle le système immunitaire peut attaquer les cellules de l’organisme; son origine demeure inconnue et certaines personnes ne subissent qu’un bref épisode de démyélinisation.
Un gène défectueux peut provoquer des troubles différents selon les personnes, tandis que des gènes différents peuvent entraîner des troubles aux symptômes similaires.
📌 Certaines personnes ne subissent qu’un seul bref épisode de démyélinisation, tandis que d’autres connaissent des épisodes récurrents touchant différentes parties du cerveau.
Les stéroïdes peuvent raccourcir les épisodes de sclérose en plaques en atténuant les effets du système immunitaire.
L’utilité de l’azathioprine ou du β-interféron pour atténuer en permanence certaines parties du système immunitaire chez les patients sévèrement atteints demeure considérablement incertaine.
Une attaque du système immunitaire contre la jonction nerf-muscle cause la myasthénie grave, tandis qu’une attaque contre les nerfs à la sortie de la moelle épinière cause le syndrome de Guillain-Barré.
Attaque immunitaire → inflammation → démyélinisation
★ À maîtriser
La maladie d’Alzheimer touche approximativement 5 % des personnes de 65 ans et plus et 25 % des personnes de 85 ans et plus.
La maladie d’Alzheimer commence souvent par des pertes de mémoire, entraîne progressivement la perte de reconnaissance des proches et de l’autonomie dans les tâches quotidiennes, puis conduit à la mort.
📌 La dépression est une condition médicale grave caractérisée par une forte baisse d’humeur durant plusieurs semaines à plusieurs mois, contrairement à la déprime occasionnelle.
Compléments
À mesure que la maladie d’Alzheimer progresse, les cellules cérébrales meurent, le cortex s’amincit et les ventricules se gonflent.
Le diagnostic clinique de la maladie d’Alzheimer chez une personne vivante est confirmé post mortem par l’observation microscopique d’une perte de cellules, de plaques amyloïdes et d’enchevêtrements neurofibrillaires.
Les mutations de gènes du précurseur de la protéine amyloïde et des présénilines sont associées à la maladie d’Alzheimer, et la variation apoE-4 constitue un facteur de risque élevé.
Les cellules nerveuses qui utilisent l’acétylcholine sont particulièrement vulnérables à la maladie d’Alzheimer.
Certaines drogues qui empêchent la dégradation de l’acétylcholine restante offrent un traitement modeste, mais ne ralentissent pas la progression de la maladie d’Alzheimer.
Les symptômes possibles de la dépression comprennent :
Les antidépresseurs peuvent améliorer la dépression en quelques semaines en renforçant l’action de neuromodulateurs tels que la sérotonine et la noradrénaline.
Environ une personne sur cinq souffrira de dépression à un moment de sa vie.
Une dépression profonde et chronique déséquilibre le contrôle du cortisol, et l’action chronique des hormones de stress peut endommager des cellules cérébrales, particulièrement dans les lobes frontaux et temporaux.
★ À maîtriser
La schizophrénie est une maladie progressive potentiellement débilitante qui touche une personne sur cent et apparaît souvent au début de la vie adulte.
Les deux symptômes de base de la schizophrénie sont le délire, c’est-à-dire des croyances anormales, et les hallucinations, c’est-à-dire des expériences sensorielles anormales.
Les médicaments qui bloquent les récepteurs de dopamine réduisent la fréquence et la gravité des symptômes de la schizophrénie, sans la guérir.
Compléments
📌 La schizophrénie n’est ni une personnalité multiple ni une maladie caractérisée par la violence attribuée à tort aux personnes qui en souffrent.
La schizophrénie repose sur des facteurs génétiques et peut aussi être déclenchée par le stress et des facteurs environnementaux.
La schizophrénie est associée à un élargissement des ventricules cérébraux et à une altération de l’activité des lobes frontaux.
Une étude prospective écossaise évalue la santé mentale et physique de familles à risque de schizophrénie et utilise régulièrement l’imagerie cérébrale afin de rechercher des indicateurs précoces de la maladie.
★ À maîtriser
📌 Le réductionnisme cherche à expliquer le système nerveux par sa construction moléculaire, tandis que l’interactionnisme privilégie une approche éclectique intégrant notamment les sciences sociales.
📌 Une condition légale de consentement éclairé peut empêcher l’inclusion d’un patient victime d’un AVC, ralentir la recherche et retarder l’amélioration des traitements.
Dans la plupart des pays européens, l’expérimentation animale est encadrée par des règlements stricts et les chercheurs doivent connaître la loi et savoir prévenir les souffrances animales non nécessaires.
La règle des trois R comprend :
📌 Une corrélation entre la communication scientifique et la méfiance du public ne démontre pas que la communication cause cette méfiance.
📌 Les médias devraient présenter le processus scientifique dans son ensemble, y compris son incertitude et les débats, plutôt que de s’attarder uniquement sur des découvertes isolées.
Compléments
La neuroéthique comprend notamment : les découvertes cérébrales qui touchent à la définition de l’humanité, les implications de ces découvertes pour les politiques sociales, les questions éthiques des méthodes de recherche, la communication publique des scientifiques
Les métaphores du cerveau varient avec leur contexte social et historique : Descartes emploie au XVIIe siècle une métaphore hydraulique, les réseaux neuronaux sont ensuite comparés à une filature ou à un réseau téléphonique, et les métaphores informatiques se multiplient à l’aube du XXIe siècle.
L’imagerie cérébrale pourrait servir à distinguer des souvenirs réels de souvenirs inventés et, éventuellement, à évaluer l’honnêteté d’un témoin, soulevant la question des droits à la vie cognitive privée.
La neuroéthique aborde la possibilité que les découvertes sur la cognition sociale, la moralité, la conscience et la plasticité neuronale influencent la compréhension d’autrui et les systèmes éducatifs.
📌 Lorsqu’une étude révèle fortuitement une anomalie cérébrale ou une mutation génétique à risque, le sujet volontaire devrait recevoir les renseignements médicaux afin de décider s’il souhaite les divulguer.
📌 Dans une étude urgente sur un traitement de l’AVC, le consentement éclairé est difficile à obtenir parce que l’accident est imprévisible et que les facultés du patient peuvent être réduites.
📌 La clause de renonciation pourrait être envisagée à la place du consentement éclairé dans une étude urgente sur l’AVC, mais cette substitution soulève un risque éthique de terrain glissant.
Réductionnisme moléculaire : tout expliquer par les composants ; interactionnisme : intégrer plusieurs niveaux, dont les sciences sociales
★ À maîtriser
Les masters en neurosciences peuvent être professionnels ou orientés vers la recherche, et un master de recherche peut être suivi d’un doctorat.
En France, les études de médecine comprennent six années de tronc commun en UFR de médecine, puis cinq années supplémentaires pour des spécialités telles que la neurologie, la psychiatrie ou la radiologie, et six années supplémentaires pour la neurochirurgie.
Les débouchés en neurosciences comprennent : la recherche universitaire, l’industrie pharmaceutique, l’informatique et les technologies de l’information, l’enseignement, la communication scientifique, la collaboration entre science et art
La plupart des neurones reçoivent leurs signaux par leurs dendrites, transmettent des signaux électriques le long de leur axone, puis libèrent des neurotransmetteurs dans la fente synaptique qui les sépare du neurone suivant.
La plupart des médicaments du cerveau agissent en bloquant ou en amplifiant l’action des neurotransmetteurs.
Compléments
Les licences préparant souvent à une spécialisation sont :
Les diplômés d’un master spécialisé en neurosciences peuvent tenter le Capes en France pour enseigner dans les collèges et les lycées.
Chaque neurotransmetteur possède son propre mode d’action.
Dendrites → axone → neurotransmetteurs → neurone suivant
★ À maîtriser
Les signaux des cellules photosensibles de la rétine passent par le nerf optique jusqu’à l’arrière du cerveau, où ils sont traités par le cortex visuel primaire.
Le système visuel construit l’image d’un objet en traitant les renseignements sur sa forme, sa couleur et sa profondeur dans différents réseaux.
Le cortex somatosensoriel traite les sensations de douleur et de toucher.
Compléments
Rétine → nerf optique → cortex visuel primaire
★ À maîtriser
Le cerveau ajuste les signaux moteurs afin de contrôler les mouvements et la posture.
Le cortex moteur planifie les mouvements et communique avec le cervelet pour ajuster la motricité fine.
Les noyaux gris centraux participent à la coordination de réactions motrices complexes et au sentiment de bien-être du cerveau.
Compléments
Le contrôle moteur intervient dans :
Le tronc cérébral combine les signaux de la peau, des muscles, de l’oreille interne et des yeux afin de maintenir la posture.
Les noyaux gris centraux ont des connexions multiples avec le système limbique et le cortex.
Les noyaux gris centraux pourraient contribuer à ordonner la séquence des mouvements.
AIT et AIC
| Notion | Durée et effet | Issue |
|---|---|---|
| AIT | Interruption sanguine brève | Récupération sans séquelle |
| AIC | Blocage prolongé | Dommages irréversibles |
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1. Des spécialistes de la biologie moléculaire, de la psychologie expérimentale et de la physiologie unissent leurs travaux pour étudier le cerveau : quelle discipline est née de cet intérêt commun ?
2. Après un apprentissage, des connexions entre cellules nerveuses se modifient ; quel concept désigne ces changements, supposés contribuer à l’apprentissage et à la mémoire ?
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Qu’est-ce que les neurosciences ?
La discipline consacrée à l’étude du cerveau par des spécialistes de diverses disciplines.
Quelles parties composent un neurone ?
Des dendrites, un corps cellulaire et un axone muni de terminaisons synaptiques.
Quel rôle jouent les dendrites dans la polarisation de la transmission neuronale ?
Elles reçoivent l’information.
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