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Voyage dans le cortex
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PORTFOLIO
PAROLE D’EXPERT
1 VOYAGE DANS LE CORTEX
G É O G R A P H I E M AT H É M AT I Q U E S T E C H N O L O G I E S C I E N C E S P H Y S I Q U E S S C I E N C E S D E L A V I E E T D E L A T E R R E
VOIR LE CERVEAU
Carte des « autoroutes de l'information » (© J.-F. Mangin, V. El Kouby, M. Perrin, Y. Cointepas, C. Poupon / CEA)
BIEN VU, BIEN LU
VOYAGE DANS LE CORTEX
Cette image est une
reconstruction 3D
du cerveau à partir
de clichés d’IRM.
Chaque zone de couleur
uniforme équivaut à
un plissement du cortex.
Les filaments
correspondent à
des faisceaux de fibres
qui contournent
ces plissements pour
connecter deux régions
du cortex. Ils sont mis
en évidence grâce à
une technique qui permet
de cartographier
les « autoroutes
de l’information »
du cerveau. Ces faisceaux
de fibres permettent
aux neurones de diverses
régions cérébrales
de communiquer.
Cette image, reconstruction tridimensionnelle du cerveau à partir de
clichés obtenus par imagerie par résonance magnétique (IRM),
représente à la fois l’anatomie du cerveau et les faisceaux de fibres
nerveuses qui le parcourent. Elle recouvre ainsi deux techniques
d’imagerie : l’IRM anatomique et l’IRM de diffusion.
• Avec l’imagerie par résonance magnétique anatomique, on observe,
sous un champ magnétique intense, la résonance des noyaux
d’hydrogène, présents en abondance dans l’eau et les graisses des
tissus biologiques. On peut ainsi visualiser la structure anatomique
d’un organe. Cette méthode peut être utilisée pour le diagnostic de
tumeurs cancéreuses ou pour localiser certaines malformations (celles,
par exemple, à l’origine d’épilepsies).
• L’imagerie par résonance magnétique de diffusion est un outil
puissant pour mesurer, à l’échelle microscopique, les mouvements des
molécules d’eau et établir ainsi l’architecture fine du tissu neuronal
et de ses variations. Elle permet, aujourd’hui, de cartographier les
« autoroutes de l’information » du cerveau. Il s’agit des grands faisceaux
de fibres qui permettent aux neurones de différentes régions cérébrales
de communiquer. Cette technique offre une mesure plus directe
que les méthodes d’imagerie classiquement utilisées et permet de
sonder la structure des tissus à une échelle bien plus fine (inférieure au
millimètre) G
Comprendre le cerveau humain, son fonctionnement, son développement et ses
dysfonctionnements constitue l’un des défis majeurs du XXIe siècle. Cette meilleure
compréhension aura un impact direct non seulement dans le domaine de la santé et des
neurosciences (neurochirurgie, neurologie et psychiatrie…), mais aussi dans les domaines
touchant la société (communication entre individus, éducation, ergonomie…).
Dans cette quête du cerveau humain, l’imagerie neurofonctionnelle détient aujourd’hui
une place unique en permettant l’obtention d’informations in vivo et in situ, et ce de
manière non invasive. Non seulement elle complète, mais elle affine les données
biologiques provenant d’autres approches telles la biologie moléculaire et
l’électrophysiologie. Les images obtenues apportent des informations couplées à la fois
d’ordre anatomique (agencement des tissus dans les organes) et fonctionnel (état
métabolique, par exemple).
Les techniques de neuro-imagerie mises en œuvre visent notamment à :
– cartographier les aires cérébrales sous-tendant les fonctions cognitives de plus en plus
précisément. Elles permettent de distinguer les assemblées de neurones et les processus
mentaux mis en jeu dans le langage, la mémoire, le calcul, la préparation à l’action,
l’apprentissage de la lecture, voire la conscience ;
– comprendre le cheminement et le mode de traitement de l’information dans le cerveau,
en visualisant l’ordre d’activation des régions cérébrales dans le traitement d’une
information et en montrant les faisceaux de connexions qui permettent la transmission
de l’activation entre ces différentes zones ;
– comprendre les pathologies cérébrales psychiatriques (schizophrénie), neurologiques
(sclérose en plaques), neurodégénératives ou les pathologies du développement (dyslexie,
dyscalculie), pour mieux les reconnaître, les prévenir et les traiter.
DANS LES PROGRAMMES
ÉCOLE/COLLÈGE/LYCÉE
Sciences de la vie et de la Terre
Cycle 3 (texte du 2 avril 2008)
• Le fonctionnement du corps humain
et la santé
Collège
• Relations au sein de l’organisme
La communication nerveuse
- Le cerveau est un centre nerveux qui analyse les messages nerveux...
- Perception de l’environnement et commande du mouvement supposent des communications au sein d’un réseau
de cellules nerveuses appelées neurones.
Thèmes de convergence : santé.
Lycée : Première ES
• La communication nerveuse
La communication nerveuse se manifeste par
des combinaisons de signaux électriques…
Première L
• Le cerveau : un exemple d'intégration
des signaux
• TP : Observation et description
d'un encéphale.
Étude de documents d'imagerie cérébrale…
• TPE : L'image - Réalités, représentations (série L)
• TPE : Avancées scientifiques et réalisations
techniques.
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