Physiologie du cortex : Les aires associatives
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UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Physiologie du cortex : Les aires associatives Le cortex cérébral est fait de 6 couches, ces 6 couches ne sont pas identiques selon la région du cortex. On retrouve des systèmes d'entrée et de sortie au niveau de ce cortex Entrée venant du thalamus : entrée sensorielle (sensibilité du corps, visuelle, auditive, gustation, olfaction…) les autres aires corticales (aires primaires motrices et sensitives) : couche 5, IV ou1, 2, systèmes modulateur du tronc cérébral : noyau dans la réticulé du TC et qui ont comme neuromédiateur la dopamine, la sérotonine, et la noradrénaline (monoamine) : projettent sur toutes les couches Sortie vers le thalamus : surtout pour les couches pyramidales 6 vers les structure sous corticale (striatum, et noyau gris de la base) une aire corticale vers une autre corticale (part surtout de la couche 3) Le cortex associatif peut être frontale, temporale ou pariétal, ces zones sont connecté de manière bijective (avec le cortex moteur et pré moteur), et avec les autres aires corticales sensorielle primaire et secondaire. Il va avoir des échanges entre les deux hémisphère (via le corps calleux ) : avec les aires corticale homologue et non homologue. Le cortex fonctionne avec des boucles : cortex-thalamus et cortex -noyau caudé / putamen et cervelet avec le thalamus : module perception, l'attention... les autres vont intervenir dans la motricité En cas de déficit sensitif, moteur ou autre, cela peut être due à une atteinte de ces boucles (pas uniquement atteinte du cortex lui même) I : Le langage 2 grandes zones Aire de Broca : impliqué dans le versant moteur du langage (situé dans le pied du cortex frontal) aire de Wernicke : impliqué dans les phénomènes de compréhension du langage (au niveau du cortex temporale et pariétal postérieur) Chez un sujet droitier, les centres du langage sont au niveau de l'hémisphère gauche. Le planum temporale gauche est plus développé que le planum temporale droite 1 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 Aphasie de Broca 29/11/12 Aphasie de Wernicke Elocution saccadée Elocution aisée Tendance à répéter les phrases et mots Peu de répétitions spontanées (persévération) Syntaxe convenable Syntaxe désorganisée Grammaire convenable Grammaire perturbée Mots inventés ou inappropriés Structure désorganisée des mots individuels Compréhension amoindrie Compréhension intacte Ces deux zones communiquent ensemble, des fois on peut donc avoir les deux. Neuro-imagerie : IRM fonctionnel permet d'étudier les variations locale de débit sanguin au niveau du cerveau, quand une zone est active, le débit sanguin augmente, et elle consomme plus d'oxygène, on va donc savoir quel zone sont active. (donc visible en couleur chaude) Sujet lit un mot : activation occipital Sujet écoute un mot : cortex auditif et l'aire de Wernicke Sujet énonce un mot : cortex moteur de la face Production d'une association de mot (dire une phrase) : aire de Broca (base du cortex frontal) II : Perturbations des gestes : Apraxies trouble du comportement moteur très élaboré (donc pas de déficit moteur primaire ni de déficit somesthésique), le sujet va être incapable d'élaborer un geste (succession de contraction musculaire) les structures misent en jeux sont surtout le cortex pariétal postéro-inférieur gauche (pas bilatéral), cette zone communique avec la zone pré motrice (APM) via le faisceau arqué, qui elle se projette sur le cortex moteur ipsi-latéral, et via le corps calleux, se projette sur l'air pré motrice controlatéral, puis sur le cortex moteur. On distingue : représentation mentale de l'acte et des gestes nécessaire :c'est le projet idéatoire en cas d'atteinte de ce projet : apraxie idéatoire : capable de ne rien faire cela va activer des programmes cinétiques en cas d'atteinte : apraxie idéo-motrice : le sujet n'est pas capable de prendre la boite d'allumette, mais va être capable de reproduire des geste qu'on lui montre. Puis une séquence d’exécution du programme moteur Le corps calleux est la voie de connexion entre les deux hémisphères. En cas de section du corps calleux (agénésie du corps calleux, ou section de corps calleux après tumeur ou épilepsie gravissime infantile) anomie tactile : incapable de nommer tout ce qu'il a dans sa main gauche les voies tactiles de la main gauche vont atteindre le cortex pariétal droite, pour nommer cet objet, intervention des aires associatives du langage (qui se trouve à gauche) et zone de langage gauche (donc passe par le cortex calleux) : l'information ne peut pas circuler, il ne pourra donc pas nommer les objets dans sa main gauche si l'objet est à droite, cela se projette par le cortex pariétal gauche, et passe directement dans la zone du langage à l'hémisphère gauche (pas besoin du corps calleux), il pourra donc nommer les objets dans sa main droite anomie visuelle : ne peut dénommer ce qu'il voit dans l'hémi-champ visuel gauche projette sur le cortex occipitale droit, pour dénommé cet objet, il faut que cela aille au niveau de la zone du langage (donc hémisphère gauche) : passage par le corps calleux 2 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 III : Les mécanismes de l'attention quand il est vigilant : attention développé, ils existent différents type d'attention attention diffuse (globale, par exemple dans un endroit avec des objets fragiles) attention localisé : focalisé sur un objet particulier Cela met en jeu de nombreuse structure dans le cortex pariétal et dans le cortex frontale cortex pariétal postérieur droit : responsable de l'attention dans l'hémi-champ visuel gauche et également d'une partie à droite le cortex pariétal postérieur gauche ne va avoir sous sa responsabilité qu'une partie de la vision droite En cas de lésion pariétal droite, il y a une hémi-négligence gauche (il ne prête attention qu'à ce qu'il voit à droite) En cas de lésion pariétal gauche : peu d'atteinte Circuits impliqués dans les mécanismes de l'attention le cortex pariétal postérieur, le cortex frontal et le cortex cingulaire sont interconnectés entre eux principalement ceux de l'hémisphère droit cortex cingulaire : ++ partie motivation Cela fonctionne en réseau, en cas d'une atteinte de cortex pariétal postérieur, frontal ou cingulaire, des troubles de l'attention. Certains troubles de l'attention discrets peuvent être retrouvé en cas de lésion des noyaux gris (thalamus, striatum), car ces 3 zones se projettent sur les noyaux gris. IV : Physiologie de la mémoire : Elle va impliquer plusieurs structures, dans un fonctionnement en réseau. Toutes les informations sensorielles sont projetées vers un « tampon sensoriel » puis cela va être encodé (informations encodé et va passer dans des structure de mémoire à court terme et mémoire de travail) Ce qui est dans cette mémoire de travail, pour être gardé, doit être consolidé et passer dans un Système de stockage à long terme Quand on veut chercher des informations dans notre mémoire, c'est ce qu'on appelle le rappel Cela se fait à partir de la mémoire du travail 3 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Si on stocke ces informations dans la mémoire à long terme, il faut faire passer cette information dans la mémoire de travail pour que le rappel soit possible Quelles sont les structures anatomiques de ce système ? Mémoire à court terme : le stockage a court terme se fait dans chaque cortex associatif lié à la modalité (stockage visuel dans le cortex associatif visuel, de l'audition etc…) également dans le cortex frontal (pré-frontal) Puis les événements doivent être consolidé, cela doit passer dans le circuit de Papez Permet de mémoriser les choses à long terme (consolidation) hippocampe :(1) si destruction bilatéral des deux hippocampe, le sujet ne peut plus rien apprendre. (cependant, les choses qui ont été mis en mémoire à long terme sont intactes) Il y a plus de trouble dans les lésions de l’hippocampe gauche. trigone (ou fornix) (2): voie d'association qui relie l'hippocampe à deux autres structure : les corps mamillaires (3): situé sur la face antérieure du tronc cérébral, puis communique avec le noyau antérieur du thalamus, puis ces informations diffusent sur le cortex cingulaire (surtout avec la partie antérieure) Les informations du cortex peuvent retourner sur l'hippocampe (pour former un circuit) 4 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Les étapes de la mémorisation le stimulus passe par les organes sensoriels, on a une mémoire sensorielle puis un phénomène d'attention, on passe à la mémoire à court terme puis on passe à la mémoire à long terme Présence d'oubli (physiologique, car la mémoire est une sélection) Mémoire de travail (à court terme) elle fait intervenir un administrateur central (situé dans la région frontale antérieure) : cette mémoire de travail fait intervenir des notions basées sur le langage. L'administrateur central va travailler avec les centres du langage, en réalisant une boucle phonologique ou un calepin visuo spatial 5 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 boucle phonologique : fonctionne avec l'aire de Broca calepin visuo spatial : fonctionne avec l'aire de Wernick Quand on reçoit des informations auditive, ces informations doivent être décodé, elle passe par un stock phonologique (boucle qui permet de comprendre ou de prononcer des phonèmes) au niveau de l'air de Broca (boucle phonologique) On peut entrer dans cette boucle phonologique soit par des informations auditive soit par une information visuelle Mémoire à long terme : Les différents types de mémoire 2 grands types mémoire à long terme explicite (ou déclarative) : mémoire qui travaille avec le langage et implique le circuit de Papez 2 types d'explicite : mémoire épisodique (événements biographiques) mémoire sémantique (souvenirs de mots, d'idée, de concepts) : utilisé dans l'apprentissage mémoire à long terme implicite (ou non déclarative) : ne passant pas par le circuit de Papez mémoire procédurale : les habiletés, mémoriser des procédures motrices comme apprendre à marcher, à faire du vélo… conditionnements émotionnels : phénomènes mémorisés Les souvenirs sont engrammés (= programmé) sous la forme de certains circuit neuronaux particulier. La Potentialisation à long terme est la base cellulaire de la mémoire. 6 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Modifier la transmission synaptique en favorisant la transmission entre tel ou tel neurone par rapport à une autre transmission (circuits neuronaux spécifiques) mis en évidence au niveau de l’hippocampe. Dans l'hippocampe ; on retrouve des cellules granuleuses, qui reçoivent des informations du cortex enthorhinale qui active des cellules pyramidales CA3 Ces cellules pyramidales projettent sur des cellules pyramidales CA1. Si on stimule une fois une synapse, on obtient une réponse. Puis, nous allons stimuler cette synapse de manière répétitive pendant quelques secondes (répétition à haute fréquence) Quand on restimule une fois cette synapse, on obtiendra une réponse plus forte que lorsqu'on à stimuler pour la première fois (on aura une réponse amplifié). C'est ce qu'on appelle le phénomène de potentialisation à long terme (la transmission synaptique est augmenté). 7 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Comment marche ce phénomène de potentialisation à long terme ? Le neuromédiateur est le glutamate (excitateur) le glutamate peut se fixer sur 2 types de récepteur récepteurs ionotropiques : récepteurs AMPA ou des récepteurs kainate récepteurs NMDA : ce sont des récepteurs qui fixe le glutamate et vont ouvrir un protéine canal Na+/ Ca2+, bloqué par des ions magnésium (lorsqu’on est au potentiel de membrane) récepteurs métabotropiques Pour que les ions magnésium des récepteurs NMDA partent, la cellule doit être dépolarisé, et cela va permettre au calcium et au sodium de passer. En cas de synapse au glutamate, l’action du glutamate sur les récepteurs AMPA/KAINATE va faire rentrer du sodium entraînant une dépolarisation Cette dépolarisation va faire chasser les ions Mg2+ des récepteurs NMDA et donc les récepteurs NMDA vont pouvoir laisser passer le calcium et le sodium. Ce sont les récepteurs NMDA qui sont la base des mécanismes de potentialisation à long terme Le calcium entraine phosphorylation de protéine (via une kinase), ce qui va augmenter le nombre de récepteur AMPA à la surface de la synapse (car présence de réserve de récepteur), cela va donc augmenter la transmission active des protéines kinases qui vont modifier la transcription du génome, cela va donc modifier des protéines de croissance de la synapse ? création d'une nouvelle synapse (mécanisme qui demande plusieurs heures) 8 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 V : Physiologie des émotions repose sur le Système limbique (regroupe l'hypothalamus, amygdale, SGPA = substance grise peri-épendymaire /aquéducal, septum, gyrus cingulaire, cortex préfrontal, hippocampe) Amygdale : c’est un noyau que l'on trouve dans le lobe temporal (contient le noyau basalmagnocellulaire), un de chaque côté. Va être connecté des deux côtés avec les hippocampes, le thalamus, le septum, le cortex préfrontal, l'hypothalamus et des structures du tronc cérébral (SGPA) une émotion est à distinguer du sentiment émotionnel et du comportement émotionnel Mécanisme de la peur, réponse émotionnelle et sentiments stimulus émotionnel qui génère la peur, cela passe par le thalamus Route longue : l'information va monter jusqu'au cortex sensorielle primaire : prise de conscience, puis passe par des cortex associatif, l'information peut redescendre sur l’amygdale réponse émotionnelle (transpiration, tachycardie, dilatation pupilles … ) via la mise en jeu du Système OS Route courte: existence de connexion entre le thalamus sensoriel et l'amygdale, sans passer par le cortex (donc sans passer par la conscience) Le sentiment (donc émotion + conscience sentiment émotionnel) est développé quand cela passe par le cortex. Dans certains cas, il n'y pas de sentiment, car cela ne passe pas par le cortex. 9 UE 5 – Physiologie – Chapitre 13 29/11/12 Il existe des mécanismes moteurs qui exprime l'émotion comme le sourire : utilise un mécanisme différents du sourire déclenché volontairement Pathologie humaine : en cas d'atteinte des centre moteur de la face, on va avoir une paralysie facial, le sujet n'arrive pas à sourire volontaire. Cependant il pourra sourire quand on le fera rire : il y a une dissociation automatico-volontaire. En effet elle ne passe pas par la voie pyramidale mais elle va quand même activer les motoneurones. Les expression faciales émotionnelles (sourire, dégout…) sont génétiquement programmés, en effets elles sont retrouvées chez le bébé dès les premières semaines. Systèmes cérébraux de la peur La peur est liée à une réaction cependant, la peur doit être appris, (c’est à dire que le sujet doit apprendre que tel situation est dangereuse pour avoir peur de cette situation) danger hippocampe permet de savoir si tel stimulus est dangereux ou non. (permet de nous rappeler si une situation dangereuse ou non) Comment cela marche ? : Modèle des mécanisme de la prise de conscience et des sentiments Emotionnels : 2 mécanismes 2 mécanismes de peur : -situation nouvelle : stimuli émotionnelle qui passe par le thalamus, puis par l'amygdale Réaction émotionnelle (sans passer par la conscience: mécanisme automatique) Système implicite -situation inconnue : on sait que cette situation entraine une douleur ou un problème, ce mécanisme va faire intervenir la mémoire (hippocampe), et va entrainer la peur Système explicite Ces deux mécanismes peuvent devenirs conscients en se projetant sur le cortex 10
