université ouverte 2014-‐2015 - Laboratoire Matière et Systèmes
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UNIVERSITÉ OUVERTE 2014-­‐2015 Du neurone au cerveau: Une promenade dans la complexité du système nerveux Jean-­‐Pierre Henry Laboratoire Ma1ère et Systèmes Complexes, Université Paris Diderot hAp://www.msc.univ-­‐paris-­‐diderot.fr/ ~henry/ Fonc1ons complexes: Cogni1on, empathie et émo1ons Jeudi 12 Mars Résumé du cours précédent • Les organes des sens informent le cerveau sur l’environnement; ceAe informa1on doit être enregistrée sous une forme électrique • Les odeurs (molécules odorantes), les images (photons) sont transformées par l’épithélium olfac1f et la ré1ne • CeAe transforma1on est effectuée par des récepteurs métabotropes (7 hélices) • La liaison de l’odorant, l’absorp1on du photon produisent un changement de conforma1on qui va induire une modifica1on du poten1el du neurone sensoriel Résumé du cours précédent • Au niveau du bulbe olfac1f et de la ré1ne, les neurones sensoriels se projeAent sous forme de cartes • L’informa1on passe ensuite dans les cortex olfac1f (temporal médian) et visuel (occipital) • Dans les deux cas, ces structures analysent l’informa1on dont va être extraite la percep1on • Dans le cortex visuel, ces informa1ons concernent les lignes, leur fréquence, leur orienta1on, la dominance oculaire,.. Résumé du cours précédent • En avant du cortex visuel primaire, l’informa1on est extraite au niveau d’aires spécialisées (temporales ventrales) • On dis1ngue des aires de reconnaissance des visages, des environnements, des objets, … • L’IRM fonc1onnelle permet l’analyse de ces étapes, permeAant de « lire » ce que voit le cerveau • L’électrophysiologie montre qu’un neurone peut réagir à une image complexe Plan du cours • La cogni1on – Les neurones de la lecture – Les neurones qui comptent • L’empathie: comment nous voyons ceux qui nous entourent • Les émo1ons: comment s’établit la peur Comment la lecture ac1ve le cerveau Les neurones de la lecture Stanislas de Haene (Odile Jacob, 2007) Un centre de la lecture? L’aide de la clinique • En 1892, le neurologue JJ Déjérine décrit le premier cas d’alexie pure: En une nuit, le pa1ent perd la capacité de lire sans que son acuité visuelle ne soit affectée • Il trace difficilement les leAres, mais ne les nomme pas; la reconnaissance des chiffres n’est pas affectée • La zone affectée est localisée (autopsie) : occipito-­‐temporale gauche L’alexie pure est associée avec une lésion localisée • L’IRM confirme que des pa1ents aAeints d’alexie pure ont une lésion occipito-­‐temporale gauche (à gauche) • Des pa1ents épilep1ques s1mulés directement dans ceAe aire montrent une alexie temporaire (à droite) • L’aire correspondante a été nommée « visual word form area », aire de la forme visuelle des mots (Dehaene et Cohen (2011) Trends Cogn Sc, 15, 254) L’aire de reconnaissance des mots • A l’avant de l’aire visuelle primaire (occipitale), se trouvent des aires où sont « exploitées » les données de l’aire primaire • Ces aires se recouvrent par1ellement • La posi1on de l’aire de reconnaissance des mots est bien définie et son emplacement indépendant des systèmes d’écriture: chinois, japonais, hébreux (Dehaene(2013) Cerebrum) L’ac1vité de ceAe aire est reliée à la lecture • Si on compare l’ac1vité ceAe aire (vert) chez des enfants, à âge égal, elle est plus faible en cas de dyslexie • Chez les bons lecteurs, l’aire de reconnaissance des visages (très proche, rouge) occupe une posi1on symétrique dans l’hémisphère droit • Au cours de l’appren1ssage de la lecture, les visages passent de gauche à droite L’aire VWFA reconnaît des formes abstraites (1) • L’aire est capable de reconnaître un mot indépendamment de l’écriture choisie: anglaise, minuscule, majuscule • À ce niveau, il y a déjà une reconnaissance d’invariants L’aire VWFA reconnaît des formes abstraites (2) • Si on présente au sujet deux images symétriques dans un miroir, l’aire correspondante est ac1vée de la même manière • Si un mot et son image miroir sont présentées, seule l’image directe ac1ve VWFA • Si on présente des « bigrames » (2 leAres), l’ac1va1on augmente avec la fréquence du bigrame dans la langue Une hypothèse sur le code neuronal des mots écrits • Un neurone serait sensible à des formes de plus en plus abstraites, depuis le noyau géniculé jusqu’à VWFA • Cela correspondrait à des connec1ons de neurones du niveau inférieur • Au niveau VWFA, reconnaissance de bigrames et mots simples Selon ceAe hypothèse, l’appren>ssage de la lecture doit se faire analy>quement (Dehaene et al (2005) Trends Cogn Sc,9, 335) La lecture, un processus d’analyse massivement parallèle • Il y a des chaînes d’analyse de différents niveaux • Les interac1ons d’un niveau à l’autre sont posi1ves et néga1ves « Il nous faut imaginer un immense hémicycle -­‐c’est le lexique mental-­‐ où sont rassemblés des dizaines de milliers de démons en compé11on. Chaque démon est le représentant d’un mot. Il entend bien le faire savoir en criant vigoureusement lorsqu’il pense que son mot doit être défendu. Lorsqu’un mot apparaît sur la ré1ne, tous les démons l’examinent simultanément; ensuite, ils se manifestent s’ils es1ment que leur mot a des chances d’être Oliver Selfridge présent. » Le fonc1onnement du système de la lecture • Traitement en parallèle: gain de temps énorme. L’IRM montre que le traitement d’un mot est largement indépendant de sa longueur • Simplicité de fonc>onnement: chaque « démon » (neurone) effectue une tâche de reconnaissance simple. Analogie avec l’analyse des formes du cortex visuel • Compé>>on et robustesse: même si le « démon » n’est pas complètement sa1sfait, il tente sa chance. Un mot mal orthographié (astrqlabe) sera reconnu dans un temps très court Le passage du mot écrit à la produc1on orale • La parole implique deux aires, situées à gauche: Broca et Wernicke • La lecture est une mise en rela1on de l’aire VWF avec ces aires • Passage du Graphème au Phonème • Le Planum Temporalis est l’aire de représenta1on des phonèmes • La compréhension des mots écrits implique parfois de passer par les phonèmes Le passage du mot écrit à la produc1on orale • C’est une opéra1on complexe qui peut demander plusieurs étapes • Quand le mot est régulier, le passage du graphème au phonème est simple • Quand il est irrégulier, oignon se lit « ognon », le recours à différents registres mentaux est nécessaire Lecture et recyclage neuronal Augmentation d’activation cérébrale avec le score de lecture en réponse à des phrases écrites Activation cérébrale Scolarisés depuis l’enfance Alphabétisés à l’âge adulte 4 3 2 1 0 Non alphabétisés 0 50 100 Nombre de mots lus par minute Activation évoquée par des phrases parlées • La lecture a été acquise récemment (6000 ans) ; l’aire VWFA ne peut pas résulter d’une évolu>on géné>que • C’est une aire qui devait avoir une autre fonc1on • La fonc1on antérieure de ceAe aire a posé des contraintes sur la forme de l’écriture (des analogies existent dans les alphabets) • Pour étudier ceAe hypothèse, comparaison de sujets adultes leArés et illetrés (Dehaene et al (2011) Med Sci, 27, 236) Modifica1ons après appren1ssage de la lecture • L’aire VWF augmente clairement avec les performances et ses performances pour les autres s1muli décroissent • Mais, globalement, au niveau du cerveau en1er, les performances sont augmentées, y compris l’aire primaire: il y a recablage Modifica1ons après appren1ssage de la lecture • Le recablage du cerveau concerne aussi l’aire responsable de la compréhension des phonèmes (Planum Temporale) • L’intensité après s1mula1on orale augmente avec l’exper1se de la lecture • Même chose dans l’autre sens: si la lecture requiert un recours à la prononcia1on, ac1va1on du Planum (Dehaene et al (2010) Science,330, 1359) Voir avec ses oreilles ! (Striem-­‐Amit et al (2012) Neuron , 76, 640) • Au lieu de faire des prothèses ré1niennes, des chercheurs ont testé une équivalence entre audi1on et vision • Le système comporte une caméra fixée sur des luneAes et l’image est codée en sons • X, y : scanning de l’image; z, hauteur du son; niveau de gris, intensité • Le système permet des reconnaissances de formes • L’informa>on est traitée par les mêmes aires que celles qui traitent l’informa>on du cortex visuel Le disposi1f vOICe hAp://www.cell.com/cms/aAachment/ 2024817227/2044469606/mmc2.mp4%20/ cms/aAachment/2024817227/2044469612/ mmc2.flv hAp://www.cell.com/cms/aAachment/ 2024817227/2044469605/mmc3.mp4%20/ cms/aAachment/2024817227/2044469611/ mmc3.flv L’appren1ssage d’une seconde langue • Quand une seconde langue est apprise longtemps après la première, les deux langues ac1vent des aires différenciables par IRMf • On demande au sujet d’évoquer silencieusement une scène récente dans les deux langues • Les aires ac1vées (aire de Broca) n’ont pas le même barycentre (Kim et al (1997) Nature,388, 171) Comment le cerveau prend en compte les nombres La Bosse des Maths Stanislas Dehaene (Odile Jacob, 2010) Une aire sensible aux nombres • Par IRMf, on iden1fie une aire sensible aux nombres, au niveau du sillon intrapariétal (signal plus fort à droite) • En a, présenta1on subliminale de nombres ou de collec1ons d’objets; en b, changement dans la présenta1on répé11ve d’une collec1on (Nieder and Dehaene (2009) Ann Rev Neurosci, 32, 185) La même aire existe chez le nourrisson • L’expérience est faite à par1r d’EEG, avec reconstruc1on des « sources cor1cales » • On présente des collec1ons d’objets iden1ques et sur une image on change le nombre ou la nature des objets ; le nombre ac1ve le cortex droit, l’image, le gauche. (Izard et al (2008) Plos Biol,6, e11) Chez le Rhésus, des neurones qui comptent! (1) • Dans un premier test comportemental, on présente des images à des singes • L’image se compose d’un nombre d’objets (points) de taille et disposi1on variables • Le singe doit appuyer sur un bouton si les images sont différentes (si elles comportent un nombre différents de points) • Le singe remplit la tâche, mais avec des erreurs et la réponse est plus imprécise quand n augmente • Il a une connaissance ins1nc1ve et primi1ve des nombres (Nieder (2005) Nature Rev Neurosc, 6, 177) Chez le Rhésus, des neurones qui comptent! (2) • Dans une seconde expérience, on effectue des enregistrements avec des électrodes intracrâniennes, pendant le même test • Dans deux aires (Cortex Préfrontal Latéral, Sillon Intra pariétal), la réponse électrique varie avec le nombre affiché • Par IRMf, on montre une ac1vité sensible aux nombres dans les mêmes aires du cerveau humain Quelques conclusions • L’informa1on visuelle est traitée de manière intégrée dans des aires de plus en plus frontales • Il y a des aires spécialisées pour les visages, les maisons, les objets • Mais aussi pour des concepts plus abstraits: les mots et les nombres • Dans ces aires, il y a des neurones que leur câblage rend sensibles à une leAre ou un nombre, avec une certaine spécificité • La lecture et le calcul se font dans des aires plus antérieures, à par1r de ces données L’empathie: comment nous voyons ceux qui nous entourent Les cortex moteurs et prémoteurs • Du cortex moteur partent des neurones qui vont commander les différents muscles en passant par le tronc cérébral et la moelle épinière • Le cortex préfrontal choisit parmi les inten1ons le mouvement adapté au but choisi Je vois ce que tu vas faire (1) • Quand il voit l’écran « select », le sujet doit choisir entre addi1on et soustrac1on • Puis, il voit deux nombres; il exécute l’opéra1on choisie • Ensuite, on lui montre 4 nombres dont l’un correspond au résultat de l’opéra1on; il pointe ce nombre • L’opérateur doit indiquer quelle opéra1on a été choisie pendant « select » (Haynes et al (2007) Curr Biol, 17, 323) Je vois ce que tu vas faire (2) • On image le cortex préfrontal pendant le délai de réflexion(vert) et pendant l’ac1on (rouge) • On constate une ac1va1on de la par1e antérieure pendant la réflexion qui permet de connaître l’inten>on avec 70% de chances de succès (addi>on ou soustrac>on) • La par1e postérieure est ac1vée pendant l’opéra1on Les neurones miroir (1) • Des électrodes sont implantées dans le cortex frontal (cortex prémoteur) et dans le lobe pariétal d’un macaque • L’opérateur saisit de la nourriture devant le sujet; ceAe démarche ac1ve des neurones qui sont ceux qui seront ac>vés quand l’animal exécutera les mêmes gestes Les neurones miroir (2) • Si l’opérateur u1lise une pince et que le sujet ne connaît pas cet ou1l, la vue ne déclenche pas l’ac1va1on des neurones miroir • Si l’opérateur effectue son mouvement derrière un écran, mais que le sujet peut deviner l’ac1on, les neurones miroir sont ac1vés • Si l’opérateur ouvre des cacahuètes, le bruit suffit à ac1ver les neurones miroir L’inten1on dans l’ac1va1on des neurones miroirs (1) • L’ac1va1on des neurones miroirs dans le cortex moteur a-­‐t-­‐elle une significa1on cogni1ve? Est-­‐elle associée avec le comportement à venir? • L’acte « ini1ateur » est fait dans l’espace où le singe ne peut pas agir (1) ou dans son espace péri personnel (2) • Les deux situa1ons ac1vent des neurones miroirs différents (Caggiano et al (2009) Science,324, 403) L’inten1on dans l’ac1va1on des neurones miroirs (2) • L’expérimentateur aArape soit un objet soit une récompense ou il aArape deux objets différents et un seul sera suivi par une récompense • Les popula1ons ac1vées dépendent de la valeur aAribuée au geste suivant la préhension • Neurones 1 et 2 ac1vés si récompense; 3, indépendant de récompense; 4, si pas de récompense (Caggiano et al (2012) Proc Nat Acad Sc US, 11848) Les neurones miroir chez l’homme Plus de 1 000 neurones ont été explorés chez une vingtaine de pa1ents épilep1ques Certains neurones sont inhibés dans les deux condi1ons (E), d’autres inhibés dans l’observa1on et ac1vés dans l’ac1on (F) (Mukamel et al (2010) Curr Biol, 20, 750) • On montrait une ac1on (fermeture de la main, mouvement des doigts, sourire, froncement des sourcils) sur un écran ou on affichait un ordre • Dans 8% des cas, on a la même réponse à l’observa1on et à l’ac1on; ces neurones se trouvent dans l’aire préfrontale et dans le lobe temporal médian (hippocampe) • CeAe dernière localisa1on suggère une implica1on de la mémoire L’au1sme et les neurones miroir • Des enfants observent un moniteur, puis agissent • Dans l’expérience 1, l’enfant prend une nourriture et la porte à sa bouche • Dans 2, il prend un papier et le met dans un récipient sur son épaule • On mesure l’ac1va1on des muscles de la bouche • Chez le témoin, dés le début de l’ac1on, la fin est comprise et la bouche se prépare • Chez l’au1ste, il n’y a pas de compréhension et les muscles s’ac1vent au dernier moment (CaRaneo et al (2007) Proc Natl Acad ScUS, 104, 17825) L’interac1on entre un conteur et ses auditeurs • Dans ceAe expérience, un sujet invente une histoire dans l’IRM, puis un deuxième écoute l’histoire enregistrée toujours dans la machine • On suit les fluctua1ons de l’ac1va1on au cours du récit et on recherche les aires ayant la même ac1va1on avec un décalage • Les aires couplées par1cipent à la produc1on (Broca) et la compréhension (Wernicke) de la parole, mais aussi à la compréhension du contexte et à la prévision (Stephens et al (2010) Proc Natl Acad ScUS, 107, 14425) Empathie et neurones miroir: le dégoût (1) Bleu: pa1ent NK, zone lésée Rouge: zone ac1vée par mauvaises odeurs Jaune: zone ac1vée par dégoût facial Vert: électrodes ac1vées par le dégoût facial (Gallese et al (2004) Trends Cogn, 8, 398) • L’insula est une aire du cortex qui est impliquée dans la récep1on des signaux olfac1fs (extérocep>fs) et des signaux provenant de l’état de l’organisme (intérocep>fs) • Chez un pa1ent avec une lésion de l’insula, perte spécifique du dégout mais aussi de la reconnaissance du dégout sur des visages • En imagerie IRMf, l’insula est ac1vée par les mauvaises odeurs et aussi par un visage exprimant le dégout Empathie et neurones miroir: le dégoût (2) • Des visages exprimant le dégoût ou des visages neutres sont montrés pendant des temps brefs, en succession aléatoire • On image par IRMf et on effectue des soustrac1ons (dégoût/neutre) • La première ligne corespond à 75% et la seconde à 150% • On constate un allumage dans l’insula droit I (comme précédemment) et dans le cortex frontal (vue de dessous) (Phillips et al (1997) Nature, 389, 495) Empathie et neurones miroir: la douleur (3) • Un sujet est soumis à une douleur (piqure de la main) et on image le réseau de neurones impliqués • Le sujet (femme) voit la même douleur appliquée à quelqu’un de cher: il y a aussi une ac1va1on • Toutes les aires impliquées dans la douleur du soi ne sont pas ac1vées par la douleur de l’autre • Les aires communes sont l’insula et le cortex cingulaire antérieur, composants du système limbique impliqué dans les émo>ons (Singer et al (2004) Science, 303, 1157) Les neurones miroir chez l’homme • C’est la compréhension de l’inten1on qui ac1ve ces neurones: ils concernent des aires impliquées dans les aspects rela1onnels et l’imita1on • Un second ensemble concerne les aires de la reconnaissance des émo1ons • Ces neurones sont ac1vés en fonc1on du but de l’ac1on! • Ce phénomène joue un rôle important dans l’appren>ssage et dans de nombreux aspects de la vie sociale • Il semble que les enfants au>stes n’aient pas un fonc1onnement normal de ces neurones Les émo1ons Comment s’établit la peur Les émo1ons, neurosciences ou psychologie? • Défini1on difficile à donner car les émo1ons impliquent une expérience subjec>ve • En réponse à un s>mulus, les émo1ons sont des traits de l’expérience humaine impliquant une réponse du système viscéral et un comportement stéréotypé (expressions du visage) • Pour certains, six types d’émo>ons: peur, colère, bonheur, tristesse, dégoût, surprise, indépendants des cultures, mais difficiles à définir chez l’animal • Les neurosciences vont s’efforcer de décrypter les circuits correspondants sans référence à l’introspec1on • Seront impliqués le « système végéta>f », commandant les viscères et son contrôle au niveau du cerveau ainsi que des circuits « spécifiques » que nous allons décrire Fabriquer une émo1on • Selon des instruc1ons et son introspec1on, un comédien « mime » des émo1ons • La peur • Ses constantes physiologiques (rythme cardiaque, température) sont modifiées sélec1vement selon l’émo1on mimée: colère, peur, tristesse, joie, surprise, dégout (Ekman et al (1983) Science,221, 1208) Un peu d’histoire: où meAre le contrôle des émo1ons Walter Hess, Prix Nobel 1949, pour sa découverte de l’organisa1on fonc1onnelle de l’hypothalamus • Philip Bard (1928) enlève de grandes par1e du cerveau chez le chat • Dans le cas (B), les chats à leur réveil montrent tous les symptômes de la colère; en comparant avec (A), il conclut au contrôle par l’hypothalamus • John Downer (1950) re1re l’amygdale droite et coupe la communica1on entre hémisphères, chez le rhésus • En vision monoculaire du côté lésé, le singe perd son comportement agressif vis à vis de l’homme Le système limbique et ses varia1ons • Les régions impliquées dans les émo1ons ont été regroupées sous le terme « système limbique » • Sa défini1on a varié avec la progression des connaissances • Actuellement (en vert), il comprend des par1es du cortex frontal, les amygdales qui appar1ennent aux lobes temporaux du cortex, et des noyaux du thalamus (diencéphale) Une vision neurobiologique: Joseph E. LeDoux • Joseph LeDoux (Université de New-­‐York) a proposé d’introduire la no1on de « circuits de survie », très darwinienne • Cinq circuits sont proposés: défense, maintenance énergé1que et apport nutri1onnel, balance des fluides, thermorégula1on et reproduc1on • Nos émo1ons seraient des évolu1ons secondaires de ces circuits dont l’organisa1on serait conservée • L’étude de ces circuits chez l’animal est alors facilitée L’étude de la peur (circuit de défense) du rat • En situa1on de peur, le rat s’immobilise (freezing) • Après une familiarisa1on, on effectue un condi1onnement • Un choc électrique (US, uncondi1onned s1mulus) qui déclenche la peur est associé avec un signal sonore (CS, condi1onned s1mulus) • Après condi>onnement, le signal sonore seul déclenche la peur • On étudie les changements introduits par le CS : condi1onnement, ex1nc1on,.. (Johansen et al (2011) Cell, 147, 509); Monfils et al (2009) Science, 324, 951) Rôle central de l’amygdale (1) • L’amygdale a une posi1on centrale • Elle reçoit les messages des s1muli US par le cortex sensorimoteur et CS par le cortex audi1f • L’associa1on de ces messages se fait au niveau de noyaux (groupes de neurones) de l’amygdale • Des signaux efférents partent vers le système végéta1f et vers le cortex moteur (freezing) (LeDoux (2007) Curr Biol, 117,R868) Rôle central de l’amygdale (2) • Les neurones de l’amygdale vont intégrer les signaux US et CS par des modalités de renforcement (Cours 3) • « Synapses that fire together wire together » D Hebb (Changements structuraux) • Les voies afférentes viennent de centres sensoriels élaborés • Les voies efférentes vont soit vers les systèmes viscéraux (tronc cérébral), soit vers le cortex pour des ac1ons conscientes ou inconscientes Rôle central de l’amygdale (3) • Les mécanismes mis en jeu pour la mémoire correspondante sont ceux déjà vus dans l’hippocampe pour la PLT (Poten1a1on à Long Terme, Cours 3) • La mémoire à long terme s’inscrit dans des changements morphologiques des neurones • Ceux-­‐ci font appel à la lecture de nouveaux gènes et à une synthèse protéique L’enregistrement d’une peur requiert une synthèse protéique STM, Short Term Memory LTM, Long Term Memory (J LeDoux (2000) Ann Rev Neuro, 23, 155) • Comme pour la poten1a1on à long terme (PLT), la mémoire d’une peur demande une synthèse protéique (changement morphologique) • Les rats sont condi1onnés (CS + US), la drogue est immédiatement injectée (cerveau) et la peur est testée soit tout de suite (Short Term Memory), soit après 24 h (Long Term Memory) • L’inhibiteur de la synthèse protéique (anisomycine) bloque la LTM Les neurones de la peur (1) • Des souris sont implantées de manière chronique dans le Noyau Basal de l’Amygdale et entrainées dans un test de discrimina1on sonore • CS+ est associé avec le choc US; Ext: ex1nc1on, CS-­‐ sans US • Après condi1onnement, on trouve chez les animaux CS+ une popula1on de neurones qui réagissent à CS; n’existe pas chez CS-­‐ • Après ex1nc1on, cet effet disparait (Herry et al (2008) Nature, 454, 600) Les neurones de la peur (2) • Dans la même aire (noyau basal de l’amygdale) et mélangés, on trouve une autre popula1on qui ne réagit pas à CS pendant le condi1onnement, mais pendant l’ex>nc>on • Les deux popula1ons ont des cibles différentes • L’ex>nc>on n’est pas un phénomène passif Les neurones de la peur (3) • Le changement de comportement pendant l’ex1nc1on (barres grisées) est liée à la varia1on de taille des deux popula1ons: o, neurones de peur; o, neurones d’ex1nc1on Optogéné1que et peur condi1onnée • On introduit le canal sensible à la lumière ChR2 dans les neurones pyramidaux du noyau basal de l’amygdale • Des éclairs de lumière sur le cerveau ac1vent le neurone manipulé (B) • CeAe opéra1on est couplée avec un signal sonore (CS) pendant l’appren1ssage • Le comportement de peur (freezing) est observé à la présenta1on de CS seul; le neurone manipulé a porté le signal US (Johansen et al (2010) Proc Natl Acad Sc US, 107, 10692) Supprimer la peur (1): Bloquer la reconsolida1on changement environnement, Ret, Retrieval choc US (Monfils et al (2009) Science, 324, 951) • L’ex>nc>on supprime la peur, mais celle-­‐ci peut revenir: spontanément ou avec l’environnement condi1onnant (haut) ou avec un choc (US, bas) • Le retour de la peur (reconsolida>on) requiert une synthèse protéique (nouvelle mémoire) • Il correspond à une période instable • Un rappel CS seul (Ret) suivi d’une ex1nc1on dans la fenêtre instable bloque la reconsolida1on: la peur a disparu! Supprimer la peur (2): Tuer les neurones impliqués! • Le stockage de la mémoire de la peur se fait dans des neurone du noyau latéral (la) exprimant fortement le facteur de transcrip>on creb • On induit dans des neurones de la l’expression de creb et celle du récepteur d’une toxine létale • La mémoire de la peur CS+ est stockée dans les neurones transfectés (haut niveau de creb) • Par la toxine, on tue sélec1vement ces neurones (Han et al (2009) Science, 323, 1492) La peur condi1onnée disparaît ! Et chez l’homme ? (1) • On image l’amygdale par IRMf • On peut induire un condi1onnement en présentant au sujet une image (CS) et en associant de manière aléatoire un choc électrique non douloureux (US) • (A) associa1on US et CS • (C) observa1on d’un condi1onnement (neurones miroir) Une différence entre l’homme et la femme? • Des sujets observe des scènes (photos) dont certaines porteuses d’émo1ons • Après 15 jours, les mêmes scènes sont présentées dans l’IRM • On observe une latéralisa>on différente chez l‘homme et la femme: chez l’homme, le souvenir du stress est à droite et à gauche, chez la femme • Les cerveaux de l’homme et de la femme sont-­‐ils différents? (Cahill et al (2004) Learning & Memory, 11, 261) Une pa1ente étonnante • La pa1ente SM a une pathologie géné1que rare avec pour conséquence la calcifica1on et l’atrophie d’une par1e du cortex temporal et des dommages sur l’amygdale • Elle n’éprouve pas la peur: serpents, train fantôme, cinéma d’horreur (Feinstein et al (2011) Curr Biol,21, 34) Peut-­‐on effacer la peur chez l’homme? (1) SCR: différence de conductance de la peau • Une image est associée ou non avec un choc électrique sur le poignet (CS+) ou (CS-­‐) • Après acquisi1on, on effectue un rappel sans US (reconsolida1on), suivi d’une séance d’ex1nc1on (pas de US), à 2 temps • Le rappel suivi après 10 min d’ex1nc1on supprime le retour de la peur Ce protocole sert de base pour la recherche sur le PTSD (Post Trauma1c Stress Disorder) (Schiller et al (2010) Nature, 463, 490) Peut-­‐on effacer la peur chez l’homme? (2) • Même hypothèse, mais la reconsolida1on est manipulée pharmacologiquement • Jour 2: Propanolol, puis après 90 min, CS1 seul (Rappel) • Jour 3: ex1nc1on, CS1 et CS2 seuls, puis US et test CS1 ou CS2 seuls • La peur a disparu dans les tests faits après des chocs non condi1onnés (US) US, choc électrique, CS1: images araignées + sons forts, CS2: images contrôle + sons forts (Kindt et al (2009) Nature Neurosc, 12, 256) • Ce médicament est d’emploi dangereux Quelques remarques • Les fonc1ons complexes impliquent des aires associa1ves comme l’amygdale, composante du télencephale, reliée aux aires sensorielles, au contrôle de la vie végéta1ve et de la motricité • L’analyse descend au niveau cellulaire: neurones de peur ou d’ex1nc1on de peur • Le couplage entre neurones se fait selon les principes vus au cours 3: mécanisme de Hebb avec synthèse protéique • Les phénomènes de reconsolida1on permeAent une actualisa1on des peurs; leur connaissance débouche sur des applica1ons • Les émo1ons s’appuient beaucoup sur la mémoire Qu’avons nous appris • La lecture et le calcul impliquent des aires définies, en rela1on avec des niveaux hiérarchiquement inférieurs • Les mécanismes de la lecture sont compris et ils révèlent un fonc1onnement massivement parallèle du cerveau • Les neurones miroirs représentent une forme d’adapta1on à la vie sociale: ils jouent un rôle cogni1f, mais par1cipent aussi au partage des émo1ons Qu’avons nous appris • Du point de vue des neurosciences, les émo1ons sont des réac1ons à des s1mulus qui meAent en jeu le système neurovégéta1f (inconscient) et des circuits cérébraux adapta1fs • La peur condi1onnelle (Pavlovienne) résulte de l’associa1on de deux circuits neuronaux au niveau d’une structure spécialisée, l’amygdale • Les mécanismes cellulaires et moléculaires sont assez bien connus Prochain cours: Fonc1ons complexes: La mémoire, la conscience Jeudi 19 Mars
