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” Cours 10 - Page 2 sur 10 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 Cours 10 - Page 3 sur 10 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. Cours 10 - Page 4 sur 10 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 Cours 10 - Page 5 sur 10 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. Cours 10 - Page 6 sur 10 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 Cours 10 - Page 7 sur 10 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. Cours 10 - Page 8 sur 10 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. Cours 10 - Page 9 sur 10 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 ! Cours 10 - Page 10 sur 10