Voici les notes que j'ai pu réaliser à la suite du cours de Neurosciences Cognitives (cours obligatoire B3). Rédigé et suivi au semestre de printemps 2021.
Notes : neurosciences cognitives ___________________________________________________________ 4
Le processus scientifique (vidéo sur les rats) : ______________________________________________________ 4
Retour sur les notions du chapitre 2 : ____________________________________________________________ 4
Structure du système nerveux : __________________________________________________________________________ 4
Structure et communication des neurones : _______________________________________________________________ 4
Transmission synaptique : ______________________________________________________________________________ 4
Le rôle des cellules gliales : _____________________________________________________________________________ 4
Organisation du système nerveux central : ________________________________________________________________ 5
Vidéo : the man who learnt to see – Michael May __________________________________________________ 5
Le développement du cerveau : _________________________________________________________________ 6
Stades du développement (ordre chronologique) : __________________________________________________________ 6
Prolifération neuronale (et des cellules gliales) : __________________________________________________________ 6
Migration neuronale : _______________________________________________________________________________ 7
Détermination structurelle et différenciation neuronale : __________________________________________________ 8
Synaptogénèse et élimination (pruning) : _______________________________________________________________ 9
Connectivité et détermination fonctionnelle : ____________________________________________________________ 9
Matière blanche, myélination :_______________________________________________________________________ 10
Retour sur le cas de Michael May : ______________________________________________________________________ 10
Les différentes méthodes pour réparer la vision : __________________________________________________________ 12
Chapitre 5 – perception : _____________________________________________________________________ 12
Audition : __________________________________________________________________________________________ 13
Le goût : ___________________________________________________________________________________________ 13
Le toucher :_________________________________________________________________________________________ 14
La vue : ____________________________________________________________________________________________ 15
Preuves convergentes pour une spécialisation fonctionnelle : ________________________________________________ 15
Comparaison des méthodes d’imagerie : _________________________________________________________________ 17
Percevoir versus voir : ______________________________________________________________________________ 17
Étude des lésions : ___________________________________________________________________________________ 18
La perception cohérente : _____________________________________________________________________________ 19
Chapitre 6 – reconnaissance d’objets :___________________________________________________________ 20
Les déficits et agnosies : ______________________________________________________________________________ 20
Ataxie optique : ___________________________________________________________________________________ 20
Agnosie aperceptive : ______________________________________________________________________________ 20
Agnosie intégrative : _______________________________________________________________________________ 20
Agnosie associative : _______________________________________________________________________________ 20
Agnosie spécifique à une catégorie : __________________________________________________________________ 21
La prosopagnosie : ________________________________________________________________________________ 22
Études : Machine Learning et les « Deep Networks » : ______________________________________________________ 23
Chapitre 7 : L’attention : ______________________________________________________________________ 23
Qu’est-ce que l’attention ? ____________________________________________________________________________ 23
L’attention sélective : ______________________________________________________________________________ 23
Distinction : ________________________________________________________________________________________ 23
Les mesures de ces différentes attentions – amorçage : _____________________________________________________ 24
L’attention portée sur la position (attention spatiale) ou sur une autre propriété du stimulus (feature attention) : ______ 25
L’attention portée sur des objets : ______________________________________________________________________ 26
Que deviennent les informations sur lesquelles on ne porte pas son attention ? _________________________________ 26
Modèle de sélection précoce (Broadbent, 1958) : _______________________________________________________ 27
Modèle de Treisman, 1969 : sélection à des niveaux multiples : ____________________________________________ 27
La sélection auditive : ________________________________________________________________________________ 27
Conclusion des études en électrophysiologie : __________________________________________________________ 28
Les aires cérébrales modulées par l’attention : ____________________________________________________________ 28
L’attention portée sur l’espace : ______________________________________________________________________ 28
L’attention portée sur le mouvement, la couleur, … (features) : _______________________________________________ 29
L’attention portée sur les visages/maisons (objets) : ________________________________________________________ 31
Mécanismes qui sous-tendent les modulations : ___________________________________________________________ 31
, Modèle de compétition biaisée de l’attention sélective (Duncan et Desimone) : _________________________________ 32
Les mécanismes chez l’humain : ______________________________________________________________________ 32
La recherche visuelle : ________________________________________________________________________________ 33
Feature integration theory of attention : _______________________________________________________________ 33
Pour étudier au niveau cérébral : _____________________________________________________________________ 34
Contrôle exécutif de l’attention : _______________________________________________________________________ 34
Les deux réseaux du contrôle attentionnel : ____________________________________________________________ 34
Le système attentionnel fronto-pariétal dorsal : _________________________________________________________ 35
Le système attentionnel fronto-pariétal ventral : ________________________________________________________ 37
La neuropsychologie de l’attention : _____________________________________________________________________ 38
Chapitre 8 : le contrôle moteur : _______________________________________________________________ 40
L’anatomie du contrôle moteur : _______________________________________________________________________ 40
Les voies du contrôle moteur : _________________________________________________________________________ 40
Sélection de but et planification d’actions : _______________________________________________________________ 40
Retour sur la hiérarchie : ___________________________________________________________________________ 41
Muscles : ________________________________________________________________________________________ 41
Différents niveaux de moelle épinière = organisation logique et fonctionnelle_________________________________ 41
Innervation et moelle épinière : ______________________________________________________________________ 42
Conclusion : ______________________________________________________________________________________ 42
Les différentes voies : ________________________________________________________________________________ 42
Les aires corticales de la motricité : ___________________________________________________________________ 43
Les aires « motrices » : ___________________________________________________________________________ 43
Les aires corticales pré-motrices : __________________________________________________________________ 45
Les aires corticales « associatives » : ________________________________________________________________ 46
Les structures sous-corticales impliquées dans le contrôle moteur : ___________________________________________ 46
Fonctionnement des ganglions de la base : _______________________________________________________________ 47
Les maladies associées au dysfonctionnement du système dopaminergique : ___________________________________ 47
La maladie de Huntington : __________________________________________________________________________ 47
La maladie de Parkinson : ___________________________________________________________________________ 48
Codage des informations dans le cerveau : _______________________________________________________________ 48
Retour sur la représentation hiérarchique : _____________________________________________________________ 49
Autre codage : direction du mouvement (dans M1, enregistrement neurone dans M1) : ________________________ 49
Autre codage, « par population de neurone » : __________________________________________________________ 49
Interface cerveau-machine (+ cerveau-ordinateur) : ________________________________________________________ 51
Conclusion : ______________________________________________________________________________________ 51
L’apprentissage moteur : ______________________________________________________________________________ 51
Par feedback sensoriel – l’adaptation prismatique : ______________________________________________________ 51
Conclusion : ______________________________________________________________________________________ 52
Modèle de prédiction du feedback sensoriel « forward model » : ___________________________________________ 52
Autres rôles joués par les structures motrices : ____________________________________________________________ 53
Conclusions : _____________________________________________________________________________________ 53
Consommation alimentaire et cerveau : _________________________________________________________ 53
Introduction : _______________________________________________________________________________________ 53
La définition du goût : ______________________________________________________________________________ 53
Étudier la prise alimentaire en laboratoire : ____________________________________________________________ 54
La prise alimentaire dans le cerveau : ____________________________________________________________________ 54
La flexibilité des préférences alimentaires : _______________________________________________________________ 54
Le cas de l’obésité : __________________________________________________________________________________ 55
La spécialisation hémisphérique : ______________________________________________________________ 55
Les différentes asymétries : ____________________________________________________________________________ 55
Asymétries macroscopiques globales (en moyenne) :_____________________________________________________ 55
Asymétries locales : ________________________________________________________________________________ 56
Asymétries microscopiques locales : __________________________________________________________________ 56
En résumé : ______________________________________________________________________________________ 56
Les asymétries fonctionnelles : _________________________________________________________________________ 56
Le langage : ______________________________________________________________________________________ 56
La connexion entre les hémisphères : ____________________________________________________________________ 57
Les patients split-brain : _______________________________________________________________________________ 58
Différences au niveau du traitement du langage :________________________________________________________ 59
Les inférences : ___________________________________________________________________________________ 60
Le traitement des visages : __________________________________________________________________________ 60
, Perception de son propre visage (ou d’un visage très familier) : ____________________________________________ 61
Attention et la perception : _________________________________________________________________________ 61
Théorie de l’esprit : ________________________________________________________________________________ 63
La mémoire : _______________________________________________________________________________ 63
Les stades principaux de la mémoire : ___________________________________________________________________ 63
Patient 1 : Clive Wearing (CW) : ________________________________________________________________________ 64
Patient 2 – Jill Price (« super mémoire ») : ________________________________________________________________ 65
Patient 3 – HM : _____________________________________________________________________________________ 65
Multiples formes de la mémoire : _______________________________________________________________________ 65
La mémoire sensorielle : ______________________________________________________________________________ 66
La mémoire échoïque : _____________________________________________________________________________ 66
La mémoire iconique :______________________________________________________________________________ 66
__________________________________________________________________________________________________ 66
La mémoire à court terme : ____________________________________________________________________________ 66
Conclusion : ______________________________________________________________________________________ 67
La mémoire de travail : _______________________________________________________________________________ 67
Mise en évidence de la boucle phonologique : __________________________________________________________ 67
Mise en évidence du calepin visuo-spatial : _____________________________________________________________ 68
Analyse du système exécutif central : _________________________________________________________________ 68
La mémoire à long terme : _____________________________________________________________________________ 68
La mémoire déclarative : ___________________________________________________________________________ 69
La mémoire non-déclarative : ________________________________________________________________________ 69
La mémoire procédurale : ________________________________________________________________________ 69
Les effets d’amorçage : __________________________________________________________________________ 70
Le conditionnement classique pavlovien : ___________________________________________________________ 71
L’apprentissage non-associatif :____________________________________________________________________ 71
Bases cérébrales de la mémoire : _______________________________________________________________________ 71
Alzheimer :_______________________________________________________________________________________ 71
Hypothèses sur l’hippocampe et ses connexions : _______________________________________________________ 71
Études sur l’animal : __________________________________________________________________________________ 72
Étude de la mémoire chez l’humain (volontaire sain) en imagerie cérébrale : ____________________________________ 73
Encodage : _______________________________________________________________________________________ 73
Récupération/restitution : __________________________________________________________________________ 73
Modèle BIC (Binding-of-items-and-contexts): assemblage d’items et contextes : _______________________________ 74
Les faux souvenirs : __________________________________________________________________________________ 74
Le rôle des régions frontales et pariétales : _______________________________________________________________ 75
Effet de récupération effective (Successful Retrieval Effect, SRE) ___________________________________________ 75
La réactivation : _____________________________________________________________________________________ 76
Sommeil, stress et mémoire : __________________________________________________________________________ 77
Au niveau du neurone : _______________________________________________________________________________ 77
Mécanismes moléculaires :__________________________________________________________________________ 77
, Notes : neurosciences cognitives
Le processus scientifique (vidéo sur les rats) :
Test de mémoire spatiale : on met les rats dans les bassines remplies d’eau « laiteuse », et on regarde si elles
arrivent à trouver la plateforme. Tâche d’apprentissage : on les met dans la bassine 4j d’affilée et on regarde
si au bout d’un moment, elles arrivent à atteindre directement la plateforme, sans nager de manière
hasardeuse.
Problème : On ne voit pas de données ; on ne voit que 2 individus qui ne sont pas forcément représentatifs
de la population !
→ la vidéo « vulgarisée » n’a absolument rien à voir avec les données scientifiques. Les études montrent que
l’effet de l’oméga-3 est dû au vieillissement (et non pas au développement) et permet de ralentir le déclin
cognitif (mais pas de l’empêcher…).
Retour sur les notions du chapitre 2 :
Structure du système nerveux :
• Système nerveux central : cerveau et moelle épinière
o Cortex cérébral (matière grise, corps cellulaire des neurones) en six couches. Les axones
(matière blanche) communiquent ensuite entre eux.
• Système nerveux périphérique (autonome)
Structure et communication des neurones :
Les neurones : ont des dendrites (arborisations) qui permettent de communiquer avec les autres neurones.
Transmission synaptique :
À l’intérieur des neurones : signal électrique ; dehors : signal chimique. Ça se passe dans la synapse, avec des
neurotransmetteurs qui s’attachent sur la membrane post-synaptique qui donne lieu à une dépolarisation
(potentiel d’action). (…)
Mécanisme :
1. Potentiel d’action (dépolarisation et entrée du calcium)
2. Fusion des vésicules avec la membrane
3. Libération de neurotransmetteurs
4. Fixation du neurotransmetteur sur le récepteur
La fixation du neurotransmetteur aux récepteurs de la membrane postsynaptique change le potentiel de la
membrane. Ces potentiels postsynaptiques peuvent être excitateurs (dépolarisent la membrane) ou
inhibiteurs (hyperpolarisent la membrane).
Potentiel de repos : - 70mV. Équilibre entre sortie de 3 Na et entrée de 2 K par des pores.
Quand le neurotransmetteur sort, il se lie à un pore spécifique qui laisse passer des ions. Pour le potentiel
d’action : trois phases : 1. Dépolarisation 2. Inversion (overshoot) 3. Repolarisation.
→ important pour la mémoire, consolidation et perte des synapses.
Le rôle des cellules gliales :
Trois types de cellules gliales :
• Astrocytes : agissent sur les vaisseaux pour réguler le flux sanguin, action sur la formation des
synapses. Très importantes pour la mémoire.
• Oligodendrocytes : myélinisent les axones du cerveau et de la moelle épinière. La myéline
permettent de transmettre des influx électriques sur de longs chemins. De plus, entre les deux
hémisphères il y a ce même phénomène pour permettre de synchroniser nos deux cortex moteurs.
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