Introduction à la neuropsychologie
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INTRODUCTION A LA NEUROPSYCHOLOGIE Dr. Laurent Cleret, Iris Trinkler & Ruth de Diego Balaguer Equipe Neuropsychologie Interventionelle INSERM U841 E1, Fac. de Médecine Paris XII et Département d'Etudes Cognitives, ENS Aperçu de la journée ♦ Matinée: ♦ Introduction générale (Ruth) ♦ Modèles en neuropsychologie classique et démonstrations (Laurent) ♦ Lien avec modèles de langage (Ruth) ♦ La neuropsychologie, postulats et méthodes (Iris) ♦ Conclusions (Laurent, Iris, Ruth) ♦ Après-midi: Travaux pratiques ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Présentation de cas (Re-)Construction de notre modèle Elaboration de tests pour soutenir notre modèle Présentation de cas supplémentaires Test du modèle Synthèse Situation de la neuropsychologie par rapport aux sciences cognitives Philosophie Neurologie SCIENCES COGNITIVES Physiologie Linguistique Psychologie Les psychologies La psychologie est la science qui : - étudie les comportements - différentes approches La psychologie cognitive: - étudie le fonctionnement cognitif Représentations Etat 1 processus Représentations Etat 2 La Neuropsychologie Psychologie cogn. connaissances sur comportement et la cognition Neurologie – connaissances sur le fonctionnement cérébral La neuropsychologie: Etudie le disfonctionnement cognitif suite à des lesions cérébrales La Neuropsychologie - Neuropsychologie classique lésionnelle -Neuropsychologie cognitive fonctionnelle pb de la lesionnelle localisationiste: réseaux, lésions diffuses, multiplicité de lésions, lésions vasculaires, diasquisis, lors d'absence de lésions au niveau de l'imagerie La neuropsychologie cognitive: Modification du comportement par lésion cérébrale Localisation du module lésé dans le modèle Permet de vérifier le modèle ou de le compléter Représentations processus Représentations La neuropsychologie lesionelle classique: Modification du comportement par lésion cérébrale Localisation des zones cérébrales essentielles pour une fonction cognitive Représentations processus Représentations Psychophysique Neuropsychologie Études de corpus Neurophysiologie Pluralité de techniques Modélisation Imagerie Cérébrale: Correlations anatomo-fonctionnelles des modèles Décours temporel des étapes du traitement Représentations processus Représentations Rehabilitation cognitive: Thérapies qui découlent des modèles Rehabilitation comme instrument de vérification du modèle Représentations processus Représentations Rehabilitation cognitive: Thérapies qui découlent des modèles Rehabilitation comme instrument de verification du modèle processus Représentations Représentations Représentations Neuroscience cognitive: Relation entre l’architecture cognitive et l’architecture neurale Les débuts de la Neuropsychologie … Franz Joseph Gall (1758-1828) – La Phrenologie Neuropsychologie lesionnelle. Le cas de Phineas Gage (1861) Plannification, inhibition, raisonnement John Hughlings Jackson (1835 - 1911) – Specialisation Hemisphere Droit Viso-spatial Introduction d’expériences pour tester ses hypothèses Organisation topographyque du cerveau - épilepsie Paul Broca (1861) Comprehension préservée mais troubles de production de la parole (i.e. TAN) Contrôle du visage, bouche, langue préservé. “Aire de Broca” : Gyrus inférieur frontal gauche (IFG) Specialisation hemisphere gauche : aphasie avec hemiparesis droite Carl Wernicke (1876) Arcuate Fasciculus is the bundle of axons that connect Wernicke’s and Broca’s area, routing through the angular gyrus Carl Wernicke described several cases of patients who lost the ability to comprehend speech, and to produce meaningful speech despite normal articulation, grammar and prosody. The disorder has come to be known as Wernicke’s aphasia. “Wernicke’s area” is located in the left posterior superior temporal cortex. Wernicke proposed a circuit for critical language functions, involving this brain area providing a perceptual role and Broca’s area providing a motor role. Neuropsychologie Lésionnelle Études de cas Laurent Cleret L’anatomie globale du cerveau et ses fonctions - Antérieur versus postérieur: fonctions exécutives vs fonctions instrumentales G - Gauche versus droite: verbal versus visuo-spatial - Cortical versus sous-cortical: langage: lexique versus règles mémoire: déclarative versus procédurale D Des patients, des lésions… Et des modèles théoriques pour mieux définir et comprendre les troubles Modèle de Lichtheim (1885) B A: centre des représentations auditives des mots A M B: centre des représentations sémantiques M: centre des représentations motrices des mots Production orale Perception auditive Les différentes aphasies B4 1: surdité verbale 5 2: aphasie de Wernicke 3: aphasie transcorticale sensorielle 4: aphasie asémantique 3 2 7 A M 6 5: aphasie transcorticale motrice 6: aphasie de conduction 8 1 7: aphasie de Broca 8: anarthrie Production orale Perception auditive Le modèle de Lichtheim et l’anatomie B? M A Production orale Perception auditive • • • • • • • • • • • Analyse d’un trouble du langage Débit = Fluence Mélodie = Prosodie Articulation Phrases Informativité Compréhension Définition Dénomination Répétition Conscience du trouble = Anosognosie Lecture, écriture… Patient 1: après intervention à cœur ouvert Présentation Présentation • Informativité réduite • Trouble de l’articulation: désintégration phonétique • Fluence diminuée • Conscience du trouble • Compréhension normale Dénomination Dénomination-répétition • • • • • • Articulation déficitaire Répétition déficitaire Désintégration phonétique Simplification des consonnes Persévération Accès au lexique normal? Mouvements bucco-faciaux • Mouvements simples bucco-linguofaciaux déficitaires = apraxie bucco-linguo-faciale Compréhension Compréhension • Comprend les ordres simples et séquences d’ordres simples • Comprend les mots, les phrases • Ressources suffisantes en mémoire à court terme Lecture Lecture • Compréhension parfaite de la lecture • Comprend les mots, les phrases • Ressources suffisantes en mémoire à court terme Calcul Calcul • Comprend les mots, les phrases avec items verbaux concernant les nombres • Concepts et opérations de calcul mental disponibles • Mémoire de travail préservée • Écriture des chiffres arabes conservée Écriture Écriture • Comprend les ordres • Transcodage visuo-graphémique normal Au total • • • • • • • • Fluence basse Conscience du trouble Articulation très perturbée Dénomination et répétition déficitaires Compréhension normale Apraxie bucco-linguo-faciale Calcul normal Lecture et écriture normales Modèle de Lichtheim (1885) B A: centre des représentation auditives des mots B: centre des représentations sémantiques A M anarthrie M: centre des représentations motrices des mots Production orale Perception auditive Anarthrie et lésion Patient 2: tout d’un coup, il raconte vraiment n’importe quoi… Âge ? Métier? Dénomination 1 Dénomination 2 Définition • Informativité réduite • Nouveaux mots = néologismes • Emploi d’un mot à la place d’un autre = paraphasies - phonémiques - verbales • Construction des phrases OK • Fluence et articulation OK Conscience du trouble • Pas (peu) de conscience des troubles : anosognosie Compréhension • Trouble de compréhension majeur Chant • Mélodie conservée = prosodie normale • Paraphasies verbales et néologismes Répétition • Pas de trouble de répétition des mots et non-mots Modèle de Lichtheim (1885) B A: centre des représentation auditives des mots Aphasie transcorticale sensorielle A M B: centre des représentations sémantiques M: centre des représentations motrices des mots Production orale Perception auditive Aphasie transcorticale sensorielle Finalement la neuropsychologie classique… • … une taxonomie des déficits des patients • … correspondance très variable entre déficit observé et lésion • … souvent multiples déficits et grande lésion • … pouvoir explicatif limité des anciens modèles théoriques Langage et cognition • Le language est une des charactéristiques principales qui distingue les humains des animaux • C’est un système qui utilise des sons, des symboles et des gestes pour la communication • Il y a plus de 10.000 langages et dialectes dans le monde cependant le même développement charactérise tous les enfants. • Malgré la variabilité dans certains aspects (ordre sujet-verbe, syntaxe, etc.) tous les humains utilisent le langage (langage des signes inclus) • Ceci suggère que le cerveau humain a développé des systèmes de traitement spécifiques pour le langage qui sont là dés la naissance. La structure du système linguistique • Les données de sujets sains et avec des lésions spécifiques indiquent que ce système comprend des sous-composantes intégrées mais différenciées. • Les modèles varient mais en général le cadre général considère une différentiation entre perception et production (modules d’input et output), pour le matériel linguistique parlé et écrit Les représentations Comprehension et production opèrent sur different types de representations stockées à différents niveaux et dans chaque modalité: orthographe: structure visuelle des mots phonologie: structure sonore des mots semantique: concepts / sens des mots grammaire: règles (stockage + traitement) Les différentes représentations et niveaux sont intiment reliés Neuroscience cognitive: Relation entre l’architecture cognitive et l’architecture neurale • Recherche a chaque niveau pour une spécification plus précise : • Deux exemples: – Lexique – Sémantique Comment est organisé notre lexique ? Semantic features Lexical nodes Phonological segments (Effet de fréquence) Comment est organisé la sémantique ? Semantic features Lexical nodes Phonological segments Réseau Sémantique Continuums : - Animé // Inanimé – Fonctionnel // Sensoriel - Imagibilité Dissociations catégoriespécifiques: -Hypothèse Fonctionelle (Tyler and Moss; Kosslyn) - Hypothèse évolutioniste (Caramazza) Localisation des lesions dans les cas cliniques observés Patient 1 Travaux pratiques • Cas KSR (Rapp and Caramazza, 2002) CAS KRS (Rapp and Caramazza, 2002) 43 ans - Niveau éducatif universitaire - Infarctus artère cérébrale moyenne - Caudé gauche, Broca, Wernicke et gyrus supramarginal Travaux pratiques 1. Présentation de la question 2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza, 2002): – – Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation Dissociations observées (Résultats) - Présentation 3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ? 4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs? 5. Groupement en fonction des préférences 6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient aider à mieux localiser la différentiation 7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas - Crepaldi et al. 2006 - Bi et al. 2007 ? Travaux pratiques 1. Présentation de la question 2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza, 2002): – – Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation Dissociations observées (Résultats) - Présentation 3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ? 4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs? 5. Groupement en fonction des préférences 6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient aider à mieux localiser la différentiation 7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas - Crepaldi et al. 2006 - Bi et al. 2007 N V N V Travaux pratiques 1. Présentation de la question 2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza, 2002): – – Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation Dissociations observées (Résultats) - Présentation 3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ? 4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs? 5. Groupement en fonction des préférences 6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient aider à mieux localiser la différentiation 7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas - Crepaldi et al. 2006 - Bi et al. 2007 Réseau Sémantique Continuums (Bird et al. 2000): - Animé // Inanimé – Fonctionnel // Sensoriel - Imagibilité Obj Act ? Obj Act ? Obj Act Travaux pratiques 1. Présentation de la question 2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza, 2002): – – Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation Dissociations observées (Résultats) - Présentation 3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ? 4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs? 5. Groupement en fonction des préférences 6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient aider à mieux localiser la différentiation 7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas - Crepaldi et al. 2006 - Bi et al. 2007 Travaux pratiques 1. Présentation de la question 2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza, 2002): – – Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation Dissociations observées (Résultats) - Présentation 3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ? 4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs? 5. Groupement en fonction des préférences 6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient aider à mieux localiser la différentiation 7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas - Crepaldi et al. 2006 - Bi et al. 2007 Références • • Rapp and Caramazza (2002). Selective difficulties with spoken nouns and written verbs. Journal of Neurolinguistics, 15. 373-402. Bird et al. (2000). Why Is a Verb Like an Inanimate Object? Grammatical Category and Semantic Category Deficit. Brain and Language, 72. 246-309 • Crepaldi, Aggujaro et al. (2006). Noun–verb dissociation in aphasia: The role of imageability and functional locus of the lesion. Neuropsychologia, 44. 73-89 • Bi, Han et al. (2007). Nouns, verbs, objects, actions, and the animate/ inanimate effect. Cognitive Neuropsychology, 24 (5). 485-504 --• Shapiro and Caramazza (2003). The representation of grammatical categories in the brain. Trends in Cognitive Sciences, 7 (5). 201-206 Postulats et Méthodes de la Neuropsychologie • Postulats – Isomorphisme esprit - cerveau – Modularité – Restructuration des fonctions limitée • Méthodes – Dissociation et double dissociation – Cas unique vs étude de group – Combinaison de méthodes Les Postulats de la Neuropsychologie • Modularité: – Module: Centre fonctionnel isolable à l'intérieur d'une architecture INSERT HERE RUTH'S MODEL Modularité • J. Fodor (1983): propriétés saillantes des modules 1. 2. 3. 4. 5. 6. spécialisation “cloisonnement” informationnel automaticité rapidité systématicité de leurs déficits (associations à des structures neuronales spécifiques) Modularité Modularité Les Postulats de la Neuropsychologie • Réstructuration des fonctions limitée: INSERT HERE RUTH'S MODEL + lésions Les Postulats de la Neuropsychologie • Réstructuration des fonctions limitée -> – Thérapies découlent des modèles – Rehabilitation comme instrument de vérification du modèle Exemple de restructuration de fonctions limitée • Complémentarité • Compensation Exemple de restructuration de fonctions limitée • Complémentarité et compensation: Input Apprentissage déclarative Apprentissage nondéclarative/implicite/ habitudes Exemple de restructuration de fonctions limitée • Complémentarité et compensation: Input lobe médiotemporal striatum Exemple de restructuration de fonctions limitée • Complémentarité et compensation: Input "one shot" Apprentissage déclarative «flexible» "par x répetitions" Apprentissage nondéclarative/implicite/ habitudes Exemple de restructuration de fonctions limitée • e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006) – présentation de paires d'objets – sujet doit choisir l'objet gagnant – sujets sains apprennent rapidement ces discrimination Exemple de restructuration de fonctions limitée • e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006) Input lobe médiotemporal striatum Exemple de restructuration de fonctions limitée • e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006) Input "one shot" Apprentissage déclarative «flexible» "par x répétitions" Apprentissage nondéclarative/implicite/ habitudes Exemple de restructuration de fonctions limitée • e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006) – patients avec sévère amnesie (suivant dommage au lobe médio-temporal) arrivent quand même à apprendre la tâche, mais • • • • • plus lentement sans connaissance explicite des associations incapable de choisir les items gagnant du tas entier performance habituel, automatic certains items “just seemed right” Exemple de restructuration de fonctions limitée • e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006) Input "one shot" Apprentissage déclarative «flexible» "par x répétitions" Apprentissage nondéclarative/implicite/ habitudes Méthodes: Dissociation et double dissociation Important: Effet de plafond / Effet de plancher Simple Dissociation contrôles Double Dissociation lésion temporale lésion temporale 100 % correct % correct 80 60 40 20 0 Récence Familiarité lésion frontale contrôles 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Récence Familiarité Méthodes: Cas unique vs étude de groupe • Etude de cas unique – étudier »à fond« un patient (ou un petit nombre de patients) – e.g. aphasics – dissociations dans le même patient – critique: représentativité/typicalité: • Etude de groupe – étudier la moyenne de performance d'un groupe (distribution) – e.g. patients de Huntington – chevauchement de lésions – limitation de magnitude Méthodes: Cas unique vs étude de groupe patient X patient Y patient Z Méthodes: Cas unique vs étude de groupe Superposition de la lésion parietooccipitale commune aux trois patients Ethique en neuropsychologie • Balance entre intérêt scientifique et bénéfice pour le patient • Populations à risque • Confidencialité • Debriefing écrit après l'expérience • Liberté de quitter l'étude • Distribution des sujets dans les groupes expérimentaux
