7. Neuroanatomie des fonctions cognitives

Cours 10 du 1er décembre 2011
7. Neuroanatomie des fonctions cognitives......................................................................... 2 7.1. Neuroanatomie des fonctions langagières ............................................................ 2 7.1.1. La langage parlé......................................................................................................... 2 7.1.2. La langage écrit........................................................................................................... 6 7.2. Neuroanatomie des fonctions mnésiques.............................................................. 7 7.2.1. Neuroanatomie de la mémoire déclarative................................................... 8 Cours 10 - Page 1 sur 10
7. Neuroanatomie des fonctions cognitives
7.1. Neuroanatomie des fonctions langagières
Le langage est la faculté de mettre en oeuvre un système de signes linguistiques permettant
la communication de la pensée et des sentiments.
Le langage est crucial pour permettre la communication, la transmission d’informations et de
connaissances entre les êtres humains.
Différentes formes de langage humain
 Langage parlé
 Langage écrit
 Langage des signes
 Langage non-verbal
 L’art
Ici on s'intéressera au langage parlé
7.1.1. La langage parlé
Les participants engagés dans une conversation verbale utilisent à la fois les informations linguistiques
et para-linguistiques pour mener à bien cette conversation (“turn-taking”, etc).
Perception du langage parlé « speech perception » -> PREMIERE ETAPE
Utilisation des signaux auditifs pour identifier les sons dans différentes échelles temporelles.





Phonème: plus petite unité distinctive porteuse de sens (plat, genou, yeux, père, terre, etc).
Syllabe: regroupement de phonèmes ou de lettres étant la plus petite entité d’un point de vue
articulatoire.
Morphèmes & mots: associations de phonèmes porteuses de sens.
Phrases
Etc.
Les échelles temporelles sont différentes
Phonèmes:20-50 ms, syllabes:100-300 ms, mots: 500-seconde, phrases: secondes
Notion de « buffer » - mémoire tampon
Reconnaissance du langage parlé « speech recognition » -> DEUXIEME ETAPE
Traitement lexical
“étiquette” lexicale = “dictionnaire”
Traitement sémantique
Multiples sens de l’étiquette lexicale (dépendante de l’expérience)
“Sa voiture est riche en chevaux.” “Jean est un ouragan”
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Langage et latéralisation manuelle
Il y a 90% de droitiers dans la population générale et il y a une très haute concordance entre la
dominance manuelle droite et la dominance hémisphérique gauche pour le langage.
La concordance est moins nette pour les gauchers,
les résultats sont variables en fonctions des études et du type d’investigation utilisé.
NB: c'est tout de même important à savoir quand on doit opérer !
Le modèle de Brocti-Wernicke-Lichtheim 1861
L'aire de Broca génère l'info de production du langage pour l'envoyer vers l'aire du visage au niveau du
cortex moteur primaire et donc production et contraction des muscles nécessaires pour une articulation
harmonieuse.
C'est la lésion de cette aire de Broca qui provoque les troubles les plus importants.
Ce modèle est simple et, même si il est dépassé pour plein de choses, il garde une pertinence clinique
très importante.
NB: l'image ci-dessus est une image par tenseur de diffusion (tractographie).
Le faisceau arqué est un réseau de substance blanche qui relie l'aire de Wernicke à l'aire de Broca.
Le modèle de Hickok & Poeppel 2007, tel qu'on le conçoit aujourd'hui
Cortex auditifs primaires : traitement spectral et temporel du langage verbal
Sillon temporal supérieur : traitement phonologique
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Remarque importante: on considère aujourd'hui que l'hémisphère droit a également une importance
essentielle pour les fonctions langagières, et en particulier pour la reconnaissance du langage, surtout
au niveau du lobe temporal
Le cortex auditif droit semble spécialisé pour le traitement de sons verbaux dans des fenêtres
temporelles longues (syllabe, mots, prosodie).
L'hémisphère gauche n'a pas de spécialisation, et prendra à la fois les fenêtres temporelles
courtes et longues.
A droite (ou plus généralement dans l'hémisphère non dominant), on trouvera les neurones
plus impliqués dans la voix humaine (reconnaissance), et moins dans la production.
« The ventral stream: sound to meaning »
Partie postérieure des circonvolutions temporales moyennes et inférieures : interface lexicale liant
les informations phonologiques et sémantiques.
Représentation bilatérale.
Partie antérieure du lobe temporal dominant: traitement de la sémantique et de la syntaxe (seulement à
gauche).
« The dorsal stream: sound to action » conversion de son en action
Jonction pariéto-temporale (hémisphère dominant): intégration sensori-motrice,
envoie l'info vers l'Aire de Broca (cortex prémoteur partie antérieure de l’insula (hémisphère dominant)):
production du langage parlé.
Troubles du langage parlé
Les aphasies
Trouble du langage affectant l’expression et/ou la compréhension du langage parlé survenant
en dehors de tout déficit sensoriel ou de trouble de l’appareil phonatoire.
Deux grands types d'aphasies:


Aphasie de Wernicke: aphasie fluente (langage spontané rapide & abondant) mais
diminution/perte de la signification du langage.
Aphasie de Broca: aphasie non-fluente (langage spontané effondré).
Détermination de la dominance hémisphérique pour le langage parlé, le test de Wada :
En neurologie, le test de Wada consiste à injecter
un anesthésique (en général de l'amobarbital
sodique) dans l'une des artères carotides internes
(droite ou gauche) de façon à déterminer quel est
l'hémisphère cérébral dominant pour une fonction
cognitive donnée, en général le langage. En effet,
au cours de la procédure, le patient reste
parfaitement conscient, mais une fois anesthésié
l'hémisphère testé ne peut plus assurer ses
fonctions si bien que s'il s'agit de l'hémisphère
dominant pour le langage, le patient se trouve
momentanément (jusqu'à disparition de l'effet
anesthésique) incapable de communiquer
verbalement (à noter que certains épileptiques
ont la fonction du langage sur les deux
hémisphères). Par ailleurs, du fait de la
décussation des voies motrices, le patient est
aussi temporairement paralysé du côté opposé à
l'injection. Pendant l'endormissement de chaque
hémisphère, on teste la mémoire verbale,
visuelle, immédiate, à long terme ainsi que le
rappel immédiat et libre.
Le nom de cette procédure vient du Docteur Juhn Wada qui inventa ce procédé à la toute fin des
années 1940 au Japon. C'est une procédure qui est très souvent employée chez les patients
épileptiques afin de préparer une intervention chirurgicale.
Le test de Wada est aujourd'hui amélioré par l'introduction de nouveaux anesthésiques qui ont un effet
moins prolongé (environ 3 minutes contre 3 heures auparavant), ce qui permet le passage rapide du
test sur l'hémisphère gauche au droit.
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Curieusement chez certains patients la paralysie de l'hémisphère droit provoque une euphorie, et celle
de l'hémisphère gauche une peur, une panique. D'autre part, à la fin du test ils ne se souviennent pas
avoir vécu ces émotions.
Attention il y a des connections artérielles entre les hémisphères droit et gauche => il y a un peu
d'anesthésiant qui passe des deux côtés. Donc on va plutôt utiliser l'IRM, d'autant plus que ça nous
permet de voir où il y a lésion cérébrale:
Plasticité: si lésion, d'autres régions vont développer des compétences langagières. En bleu les zones
des sujets sains, en rouge les régions aphasiques, recrutement d'autres aires
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7.1.2. La langage écrit
“The dual route theory of reading”, on considère deux voies principales:
Les voies directes et indirectes de la lecture
Quand on lit, il y a des stimuli visuels qui prennent la voie directe ou indirecte:
Voie directe -> visual word form area, aire visuelle spécialisée dans le traitement de la forme des mot=>
association entre forme visuelle et signification ! se construit avec l'expérience -> système sémantique
puis boucle phonologique
Face inférieure du cerveau, aire visuelle extra-striée, principalement hémisphère gauche, gyrus
cunéiforme, qui détecte la forme des visages et de certains objets et dont certaines zones précises
seront spécialisées dans la détection de la forme des mots.
L'écriture est trop jeune, et ne concerne une trop petite fraction de l'humanité que pour avoir influencé le
génome humain -> apprendre à lire doit impliquer un processus de recyclage neuronal soit des
changements "éducationnels" qui arrivent via le développement et sans aucun changement dans le
make génétique humain.
L'apprentissage de la lecture change le réseau cortical pour la vision et le langage.
L’alexie ou cécité verbale pure
Le sujet ne comprend plus le langage écrit même s’il s’agit de relire un texte qu’il a lui même rédigé.
Le langage oral (compréhension et production) est préservé.
Etude: on a identifié que la région cérébrale qui était impliquée dans l'alexie est l'aire visuelle
responsable de la reconnaissance de la forme des mots. S'il y a lésion là, ça entraîne un déficit majeur
dans la lecture.
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7.2. Neuroanatomie des fonctions mnésiques
L’une des propriétés les plus surprenantes du cerveau est sa capacité à stocker des quantités énormes
d’informations tirées de l’expérience et de l’apprentissage pour les récupérer et les utiliser en fonction
des besoins.
Comment le cerveau est-il capable de stocker tant d’informations différentes ?
La mémoire est plurielle Catégories qualitatives de la mémoire
Mémoire déclarative = mémoire explicite
Mémoire non-déclarative = mémoire implicite
La mémoire est plurielle Catégories temporelles de la mémoire
*Mémoire à court terme
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Processus de consolidation mnésique
pour passer de la mémoire à court terme à la mémoire à long terme
Importance du sommeil !!
Importance de l’oubli « physiologique »
à chaque niveau de mémoire on perd de l'information, et cet oubli physiologique est très
important pour faire de la place et donc pour pouvoir ajouter de nouvelles infos
Distorsion possible de la mémoire à long terme
L’oubli pathologique
Deux sortes d'amnésies:
 Amnésie antérograde sévère (perte de la capacité à mémoriser de nouvelles informations de
manière explicite),
 amnésie rétrograde mais uniquement sur les souvenirs ayant précédé l’opération, perte des
souvenirs anciens
7.2.1. Neuroanatomie de la mémoire déclarative
mémoire non-déclarative et capacité d’apprentissage implicite préservées.
Le cas H.M. - qui a développé une amnésie antérograde sévère après ablation des deux hippocampes
et de tissus environnants des lobes temporaux - ce qui souligne le rôle clé des structures temporales
internes, en particulier de l’hippocampe, pour l’apprentissage explicite de nouvelles informations.
Il a des problèmes pour apprendre des nouvelles choses et également une amnésie des deux années
qui ont précédé l'opération. Donc l'hippocampe aurait une fonction de retenir des choses pendant un
certain temps avant de les transmettre à d'autres régions.
Autres exemples de cas étudiés d’amnésie antérograde sévère

Cas R.B.: atteinte ischémique de l’hippocampe (CA1) => c'est bien l'hippocampe qui est
impliquée et pas vraiment l'amygdale

Cas N.A.: lésion traumatique (fleuret) du thalamus dorso-médian gauche ->qui est également
impliqué dans la mémoire déclarative

Syndrome de Korsakoff: déficit en vitamine B1 chez les alcooliques. Atteinte bilatérale des
corps mamillaires et du thalamus médian.
Ces cas présentent également une amnésie rétrograde pour les souvenirs acquis récemment par
rapport à la survenue de la lésion.
Ces situations clinique d’amnésie antérograde sévère acquise soulignent l’importance de l’hippocampe
et des structures qui y sont reliées pour former de nouveaux souvenirs déclaratifs ainsi que pour la
rétention de souvenirs récents.
La consolidation des souvenirs à long terme se fait d’abord au niveau de l’hippocampe puis ensuite
au niveau de différentes aires corticales (largement distribuées), qui ont initialement traité l’information.
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Territoires très étendus -> une seule lésion locale ne va pas tout gâcher.
Lors de la consolidation, ça repart de l'hippocampe vers ces territoires
L'implication de l'hippocampe diminue avec le temps voir RMI, et celle du cortex préfrontal augmente
avec le temps, parce que transfert.
=> Importance du cortex préfontal (latéral et mésial) pour la mémoire de travail !
La mémoire sémantique
Elle est largement distribuée dans le cerveau, principalement des aires associatives du cortex temporal,
pariétal, préfrontal et internes du cerveau.
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Démences sémantiques (exemple pour Alzheimer) -> dégénerescence de
l'hippocampe, du cortex temporal et du cortex préfrontal. -> perte progressive de la
connaissance sémantique.
Les lésions cérébrales qui sont impliquées là-dedans sont principalement la partie
antérieure du lobe temporal, de manière bilatérale. Ce qui montre son importance !
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