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Cours 12 du 15 décembre 2011 7.5. La cognition sociale ........................................................................................................... 2 8. Neuroanatomie de la conscience ........................................................................................ 3 8.1. “The default mode network” Le réseau par défaut ............................................ 3 8.2. Altérations de l’état de conscience ............................................................................ 4 8.3. Etudes d’activations........................................................................................................... 5 9. Neuroanatomie des fonctions végétatives...................................................................... 7 9.1. Le système sympathique ou orthosympathique ................................................. 8 9.2. Le système parasympathique ...................................................................................... 9 9.3. Contrôle central des fonctions végétatives Composante motrice Cortex ................................................................................................................................................................ 9 10. Aspects développementaux et du vieillissement du SNC................................. 10 10.1. Aspects developpementaux..................................................................................... 10 10.2. Vieillissement du SNC ................................................................................................ 11 11. Vascularisation du système nerveux central ........................................................... 12 11.1. Les accidents vasculaires cérébraux.................................................................. 12 11.1. Vascularisation artérielle ........................................................................................... 12 11.2. Vascularisation veineuse........................................................................................... 13 Cours 12 - Page 1 sur 13 Examen : 4 à 5 questions ouvertes, qques lignes questions fermées, qques mots Pas de piège Ex de question générale : qu’est-ce que la mémoire déclarative et quelles sont les structures cérébrales qui la sous-tendent Examen relativement proche de ce que Mme Lotta (?) avait proposé Ce qu’on n’aura pas le temps de voir ensemble ne comptera pas pour l’examen. 7.5. La cognition sociale La cognition sociale comprend l’ensemble des processus permettant aux individus d’une même espèce d’interagir entre-eux. L’interaction entre les individus d’une même espèce est essentielle pour la survie des individus et de l’espèce. La cognition sociale dépend essentiellement de l’échange de signaux. Langage, regard, expressions faciales, gestuelle du corps, etc. Le cerveau social ... Réseau neuronal impliqué dans la cognition sociale et en particulier dans les aspects non verbaux (représentations mentales des buts, de intentions des autres simplement en les observant) On abordera deux types de processus très importants : neurones miroirs théorie de l’esprit Régions cérébrales impliqués: cortex préfrontal, cortex pariétal, cortex temporal, en fait des cortex associatifs ("non primaires", ils utilisent différents types d'informations). NB: avant, on croyait que l'on n'utilisait que 90 % de son cerveau parce qu'on pensait qu'il n'y avait que les cortex primaires qui servaient à quelque chose. Logique puisqu'à l'époque on ne pouvait recenser que les réactions observables. Le cortex cingulaire antérieur en tant que tel a différentes parties, qui prendront en charge certaines fonctions particulières, ce qui explique que ce cortex cingulaire antérieur serve à tout. “The Mirror Neuron System” Les neurones miroirs Neurones dont la caractéristique est d’être actif lorsqu’on effectue une action ET d’être activés quand on observe le même type de mouvement ou quand on entend les sons liés à ces mvts. Exemple : en faisant de la batterie, et en entendant de la batterie, les mêmes neurones miroirs vont être activés. Ils ont été décrits dans la partie ventrale du cortex prémoteur, puis dans la partie inférieure du lobe pariétal (singe). Cours 12 - Page 2 sur 13 ! Ces neurones miroir codent les intentions de la personne observée : différents en fonction de l’intention des actions observées. C’est donc une manière de partager les actions entre ceux qui les réalisent et ceux qui les observent. Ca a été observé chez le singe, mais est-ce vrai aussi chez l’homme ? Par imagerie on peut voir que ce sont les mêmes zones qui sont impliquées dans le mvt et son observation, mais de là à prouver que c’est le même neurone, c’est plus compliqué. On croit que le réseau est plus étendu qu’on ne pensait, et on l’appelle réseau d’action et d’observation au lieu de réseau de neurones miroirs. Quand on rêve on peut activer des neurones impliqués dans les mouvements, mais ce n’est pas la même chose puisque les neurones miroirs sont déclenchés par l’observation et permettent de comprendre. Régions impliquées : Prémotrices inférieures et supérieures Presque tout le lobe pariétal La partie postérieure et inférieure du lobe temporal Régions au niveau du cervelet “The Theory of Mind” La théorie de l’esprit La théorie de l’esprit représente notre capacité à expliquer, prédire, “mentaliser” le comportement des autres en leur attribution des états mentaux tels que leurs croyances, désirs, émotions ou intentions (éternelle histoire du panier, de la poupée, de Sally et de Anne) Rôle clé de la jonction temporo-pariétale et du cortex mésio-frontal. Des altérations des processus neurophysiologiques sous-tendant la cognition sociale sont impliquées dans la physiopathologie de l’autisme. NB : cause ou conséquence ? Difficile à dire. Lien entre théorie de l’esprit et neurones miroirs : très étroit et très discuté dans la littérature scientifique COURS 9.pdf 8. Neuroanatomie de la conscience Conscience... Terme polysémique... Ici on l’abordera comme étant la faculté mentale permettant d’appréhender de façon subjective les phénomènes extérieurs ou intérieurs (sensations, états émotionnels, etc.), et de manière plus générale sa propre existence. Conscience du monde et conscience de soi. Structures cérébrales impliquées ? C’est une question à laquelle on s’est attaquée depuis l’avènement des techniques d’imagerie cérébrale. La question a été attaquée suivant trois grands axes qui finalement ont amené aux mêmes résultats : Etude des corrélats neuronaux de la conscience 1) Etat de repos – 2) Altérations de l’état de conscience – 3) Etudes d’activation 8.1. “The default mode network” Le réseau par défaut 1) étude de l’état de repos, à contraster avec les images après activation réseau par défaut : ont une activation métabolique, neuronale, très importante au repos, et diminue lorsque les patients entrent dans une tâche cognitive, cérébrale ou autre. Découverte d’il y a un mois ou deux : plus on désactive ce réseau par défaut dans une tâche, plus on sera efficace dans cette tâche Cours 12 - Page 3 sur 13 Idée : cet état de repos du fonctionnement cérébral pourrait impliquer une série d’opérations mentales spécifiques. Lien potentiel entre ce réseau par défaut et la conscience du monde que l’on peut avoir. Au repos les yeux fermés, on pense, conscience de soi et du monde qui nous entoure est sans doute à son maximum + processus des informations reçues.>Q L’activité du cerveau à ce moment là est hétérogène : Régions concernées : à nouveau la jonction temporo-pariétale et le cortex pariétal, une gde partie du cortex préfrontal à la fois latéral et mésial, le précuneus et la partie antérieure du lobe temporal. 8.2. Altérations de l’état de conscience Autre manière d’aborder les réseaux impliqués dans la conscience : voir la différence entre éveil & conscience Etat végétatif : restauration du cycle jour nuit -> yeux ouverts pdt la journée et fermés pdt la nuit, mais ils restent inconscients. Platement dit : des plantes. L’état de conscience minimal est une évolution de l’état végétatif, le degré de conscience va évoluer au cours du temps. Difficulté : pouvoir déterminer aux dires du patient s’il est conscient ou pas. La seule manière de le faire c’est d’interagir avec lui. S’il est paralysé et qu’il ne sait pas parler, l’interaction est difficile même s’il est conscient. Typique des « loxyl syndromes », complètement paralysé sauf qu’ils savent qqfois cligner les paupières et bouger les yeux, mais pas toujours, alors qu’ils sont parfaitement conscients. Sur cette base, utilisation des techniques de neuro-imagerie (ex équipe de Liège) pour rechercher des états de conscience chez des patients en état considéré comme végétatif. Le « cerveau répond » alors que le corps ne suit pas, et on parvient à le voir via l’imagerie cérébrale !! Point fondamental : La régulation du cycle veille-sommeil est prise en charge par une série de noyaux du tronc cérébral et de l’hypothalamus, différents de ceux impliqués dans l’état de conscience. A retenir : il y a une série de noyaux au niveau du tronc cérébral qui ont un rôle majeur dans la régulation des cycles veille sommeil, et il y a également une série de noyaux au niveau de l’hypothalamus qui vont être impliqués dans ce type de fonction également. Pour la partie conscience, c’est principalement une modulation d’activité au niveau d’un large réseau préfrontal pariétal, à la fois dans leurs parties latérales et internes, et temporal. Rappel : l’hypothalamus n’est pas homogène, il contient des noyaux qui vont remplir une série de fonctions très différentes. Ce qui explique pourquoi on peut être éveillé et inconscient, parce que sont deux réseaux différents et qu’il peut y avoir une atteinte à une série de structure et pas à l’autre. Cours 12 - Page 4 sur 13 Ces noyaux modulent la connectivité entre le thalamus et le cortex. Par exemple, en sommeil profond, la façon dont le thalamus est capable de laisser passer les infos vers le cortex sensoriel va être largement diminué. Régions cérébrales présentant une diminution d’activité neuronale significative par rapport à un état de conscience normal. Il y a des constantes, le même réseau qui ressort : à nouveau le cortex préfrontal dans sa partie latérale et médiale, le précuneus, le lobe pariétal et une partie du lobe temporal. Très proches de celles qui ont été décrites dans les réseaux par défaut. 8.3. Etudes d’activations Principe : on pose au patient des questions portant sur la conscience de soi (j’oublie souvent des choses, je suis plutôt solitaire, etc) et on examine les régions impliquées. Cours 12 - Page 5 sur 13 On voit à nouveau le rôle clé d’un large réseau neuronal incluant le thalamus, le cortex préfrontal (latéral & mésial) et le cortex pariétal (latéral & mésial). Rôle majeur de la connectivité thalamo-corticale. Cortex préfrontal et pariétal mésial impliqués dans la conscience de soi Plus spécifiquement : régions sur la ligne médiane pour la conscience de soi, et latérale pour la conscience du monde qui nous entoure. Dernière étude de Stanislas Dehaene, le paradigme de masking : mot flashé très rapidement entre deux écrans qui ont la même couleur que le fond du mot, on le voit. Si non, la perception n’est pas consciente, c’est le masking. Ils ont voulu voir quels réseaux neuronaux étaient impliqués dans le processus de l’info consciente (non masqué) et inconsciente (masqué). Pour les mots masqués, région mise en évidence = région visuelle secondaire extra-striée, spécialisée dans le processing de la forme des mots. Pour les mots visibles, idem + cortex pariétal et jonction temporo-pariétale, et cortex préfrontal. Donc deux infos : 1. la perception consciente d’une stimulation sensorielle passe par un traitement cortical pariétal, jonction temporo-pariétal et cortex préfrontal 2. si stimulation subliminale, il y a quand même traitement cérébral, fonctionnel (forme des mots) Cours 12 - Page 6 sur 13 Théorie du champ de travail global. Hypothèse contestée et discutée : Pour avoir une perception consciente d’une stimulation sensorielle, il faut avoir une transmission de l’info traitée dans les cortex sensoriels 1aires et éventuellement 2aires vers des structures associatives au niveau du lobe pariétal et au niveau du cortex .. central. Sans ça, on n’a pas de perception consciente. Stimulation subliminale -> cortex bas dans le traitement de l’info sensorielle RESUME : dans la conscience de soi et du monde extérieure, il semble y avoir un réseau relativement large qui va être impliqué, avec le thalamus (normal puisque c’est le relais à la transmission des infos sensorielles), le cortex préfrontal (latéral et médial), le cortex pariétal (latéral et médial) + rôle majeur de la connectivité entre le thalamus et la région corticale. Et il semble que le cortex préfrontal et pariétal dans leurs parties internes et médianes soient plus impliqués dans les aspects de conscience de soi, tandis que les parties plus latérales soient plus impliquées dans la conscience du monde extérieure. NB1 :Toutes ces régions sont impliquées dans les fonctions cognitives. Et conscience parce que hiérarchiquement très élevé, donc c’est assez normal que ces régions aient un rôle clé dans ce genre de processus. NB2 : croyance qu’on n’utilise que 10% de son cerveau, pcqu’il n’y a que 20, 25 ans qu’on découvre les fonctions non primaires 9. Neuroanatomie des fonctions végétatives Cours 12 - Page 7 sur 13 Le système nerveux végétatif contrôle les fonctions involontaires qu’exercent les fibres musculaires lisses, les fibres musculaires cardiaques et les glandes en général. Système nerveux végétatif = système nerveux autonome Ce système nerveux innerve: • Les glandes sécrétrices (salivaires, sudoripares, glandes à mucus) • Le coeur et les poumons & les vaisseaux sanguins • Le tractus gastro-intestinal, le colon, le rectum, le foie, le pancréas • Les reins, la vessie, les surrénales, les organes génitaux Il comprend deux sous-systèmes principaux: • Le système sympathique ou orthosympathique • Le système parasympathique Le système moteur somatique (muscles striés) exerce un contrôle monosynaptique sur les cibles musculaires en utilisant l'acetylcholine, ACh et le système nerveux végétatif exerce un contrôle disynaptique sur les cibles périphériques en utilisant la NorAdrénaline NA. 9.1. Le système sympathique ou orthosympathique Les neurones préganglionnaires s’étendent de Th1 à L2-L3 au niveau de la colonne intermédiolatérale (corne latérale) de la substance grise de la moelle épinière. Les axones des neurones post́ganglionnaires se terminent dans les ganglions paravertébraux (cœur, bronches, glandes) formant la chaîne sympathique latérale ou dans des ganglions périphériques (viscères). Cours 12 - Page 8 sur 13 Neurones préganglionnaires: Acéthylcholine Neurones postganglionnaires: Noradrénaline Le système sympathique exerce une activité tonique sur ces organes cibles dans le but de les maintenir à un niveau opérationnel approprié à toutes les situations. Le système sympathique est considéré comme celui qui « prépare l’individu à fuir ou à se battre ». Son activation met l’organisme en état d’utiliser au maximum ses ressources dans des situtitions de menace, de stress ou de défi. Dilatation pupillaire, hérissement des poils, vasoconstriction cutanée et digestive pour redistribuer le sang vers les muscles (au détriment de nos organes internes, digestion et autre), augmentation du rythme et de l’intensité des contractions cardiaques, mise au repos de la digestion et des autres fonctions végétatives, libération d’adrénaline et de noradrénaline par les surrénales, libération d’insuline par le pancréas. Certains organes ne bénéficient que d’une innervation sympathique (glandes sudoripares, médullosurrénales, vaisseaux artériels). 9.2. Le système parasympathique Les neurones préganglionnaires trouvent leur origine dans le tronc cérébral (noyau d’EdingerWestphal, nerf vague, etc) et dans la moelle épinière sacrée - càd la partie très intérieure de la moelle épinière (corne latérale). Les axones des neurones préganglionnaires se terminent dans les ganglions parasympathiques situés à l’intérieur ou à proximité des organes cibles. Neurones préganglionnaires: Acéthylcholine Neurones postganglionnaires: Acéthylcholine Rôle généralement opposé à celui du système orthosympathique. Il s’active quand l’organisme « peut se reposer et digérer ». Noyaux des nerfs crâniens impliqués dans le système nerveux végétatif. 9.3. Contrôle central des fonctions végétatives Composante motrice Cortex Hypothalamus Cours 12 - Page 9 sur 13 C'est un groupe hétérogène de noyaux situés à la base du diencéphale, qui contrôle une grande variété de fonctions homéostatiques: Régule le rythme circadien Régule la circulation sanguine Régule la sécrétion d’hormones (TRH, GHRH, GnRH, CRH, ocytocine, ADH) TRH : stimule la production d’hormones thyroïdiennes (hypo Ant) GHRH: stimule la production d’hormone de croissance (hypo Ant) GnRH: stimule la production d’hormones « reproductrices » (hypo Ant) CRH: stimule la production de corticostéroides (hypo Ant) Ocytocine: contraction des muscles lisses de l’utérus, comportement (hypo post) ADH: rôle anti-diuretique (hypo post) NB: il ne faut pas retenir toutes les hormones 10. Aspects développementaux et du vieillissement du SNC Rien n'est figé ! 10.1. Aspects developpementaux Le développement du système nerveux central implique des processus “constructifs” et “destructifs”. Processus constructifs = bases du développement SNC -> pdt le développement embryonnaire « Set up a broad pattern of connectivity » Prolifération et migration neuronale Développement de neurites Formation synaptique Les anomalies de ces processus entraînent des malformations du développement cérébral. Migration neuronale : Les processus destructifs sont plus tardifs dans le développement -> « Refine the pattern to a more precise and mature circuitry » Mort cellulaire Élagage des axones (« axon pruning ») Élimination de synapses Cours 12 - Page 10 sur 13 A retenir: il y a un ordre bien défini, toutes les régions du cerveaux ne maturent pas en même temps, et le préfrontal va maturer pendant l'adolescence Modification de la densité de matière grise avec l'âge. Au niveau du préfrontal ça devient bleu très tardivement, les premières à le devenir sont les sensorimoteur et visuelles primaires. Le préfrontal mature pendant l'adolescence ce qui explique pourquoi c'est une période de vulnérabilité particulière vis-à-vis des comportements de prises de risque, d'addiction, et la recherche de sensations fortes. Le striatum mature beaucoup plus rapidement que le cortex préfrontal, or le striatum est impliqué dans les phénomènes de dépendance, etc, et le cortex préfrontal n'exerce pas encore de contrôle inhibitif sur les structures du striatum Les anomalies de ces processus perturbent le développement des réseaux neuronaux et peuvent mener à des pathologies neuropsychiatriques, notamment la schizophrénie qui se révèle à la fin de l'adolescence. 10.2. Vieillissement du SNC Le vieillissement normal du système nerveux central se caractérise par une série de modifications neuropathologiques d’ampleur variable en fonction des régions cérébrales: Réduction du volume (atrophie progressive) de la substance grise et blanche. Diminution de la densité synaptique, du nombre de neurones, réaction gliale Altérations neuronales et lésions tissulaires: Accumulation neuronale de lipofuscines (oxydation des lipides) Plaques séniles avec dépôts extracellulaires d’amyloïde Dégénérescence neurofibrillaire (protéine microtubulaire Tau) Corps de Lewy Shrinking Brain ... se ratatine sur lui-même avec perte progressive de substance grise avec l'âge dans les parties du cerveau impliquées dans les fonctions cognitives: mésiales, temporales et pariétales Egalement altérations de la substance blanche avec l'âge => modifications très importantes dans l'organisation structurelle et fonctionnelle du système nerveux avec l'âge, même dans les cas non pathologiques Cours 12 - Page 11 sur 13 11. Vascularisation du système nerveux central On a des artères et des veines, les veines sont bleues à la surface de notre peau, elles ramènent le sang désoxygéné vers le coeur, et les artères ne se voient pas mais elles battent, elles vont du coeur aux organes. Pourquoi est-ce important ? Parce que les accidents vasculaires cérébraux sont une des maladies les plus fréquentes dans nos pays occidentaux. IS: ischémique PICH: hémorragie intracérébrale SAH: hémorragie sous-arachnoïdienne UND: indéterminé 11.1. Les accidents vasculaires cérébraux AVC ischémiques -> les artères se bouchent avec le temps -> plus d'oxygènes ni de sucre dans les neurones Thrombotiques HTA, Hypercholestérolémie, tabagisme, diabète, etc. Emboliques Fibrillation auriculaire, endocardite, etc. AVC hémorragiques ->par exemple anévrisme, Hématomes intracérébraux HTA, angiopathie amyloïde Hémorragie sous-arachnoïdienne anévrysme, MAV Thrombose de sinus veineux -> boucher les veines du cerveau 11.1. Vascularisation artérielle Il y a un réseau carotidien (l'artère carotide passe dans le cou, une gauche et une droite)) -> prend en charge la vascularisation de la partie moyenne et antérieure du cerveau Et il y a l'artère vertébrale, passe dans la colonne vertébrale (une gauche et une droite) -> qui va vasculariser la partie postérieure du cerveau En vert le vertébral, tout le reste est carotidien Notion importante, voir le test de Wada Cours 12 - Page 12 sur 13 11.2. Vascularisation veineuse Les artères amènent le sang au cerveau, qui prend ce qui l'intéresse dans le sang, et puis va renvoyer le sang via le système veineux. Les grosses veines du cerveau vont s'appeler des sinus. Il faut connaître le sinus longitudinal (sagital) supérieure, qui chemine le long de la scissure inter-hémisphérique. Il est important parce que c'est à ce niveau là qu'on aura les granulations de Pacchioni (qui constituent un des principaux sièges de résorption du liquide céphalo-rachidien. 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