Coupe horizontale/transversale
Plan parallèle au sol qui divise le corps en une partie supérieure et une partie inférieure
Cortex cérébral
Fine couche externe du cerveau responsable des fonctions cognitives supérieures comme la perception, le langage et la prise de décision
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Coupe horizontale/transversale
Plan parallèle au sol qui divise le corps en une partie supérieure et une partie inférieure
Cortex cérébral
Fine couche externe du cerveau responsable des fonctions cognitives supérieures comme la perception, le langage et la prise de décision
Aires motrices primaires
Jouent un rôle majeur dans les mouvements
Cortex sensoriels primaires
Permettent de percevoir l'environnement
Scissure centrale/de Rolando
Sépare les aires motrices du cortex somatosensoriel primaire
Homonculus de Penfield
Représentation schématique du corps humain dans le cortex somatosensoriel et moteur du cerveau, illustrant la proportion de l'aire corticale dédiée à chaque partie du corps en fonction de sa sensibilité ou de sa motricité fine
Somatotopie
Organisation des différentes aires motrices primaires
Hémiplégie
Paralysie affectant une moitié du corps
Coupe sagittale
- Plan vertical qui divise le cerveau en une partie gauche et une partie droite
- Coupe sagittale médiane si les deux côtés sont égaux
Coupe coronale
Plan parallèle au front qui divise le cerveau en une partie antérieure et une partie postérieure
Lobe frontal
- Contient les aires motrices primaires
- Planification et la direction du comportement (= fonctions exécutives)
Lésions lobe frontal
- Altération de l'organisation du comportement
- Inertie psychologique : avoir du mal à arrêter ou initier un comportement
- Désinhibition sociale
- Changement de personnalité
- Altération de la MDT
- Altération de la prise de décision
Cortex somatosensoriel
- Contient les aires sensorielles primaires
- Informations tactiles, proprioception et interoception
Interoception
Douleur des organes internes
Cortex visuel
- Contient les aires visuelles primaires
- Le champ visuel droit est traité dans l'hémisphère gauche et vice-versa
- Le traitement de l'information se fait dans les deux hémisphères
Lésions aires visuelles primaires
- Hémianopsie = perte de la moitié du champ visuel d'un ou des deux yeux
- Quadranopsie = perte de vision affectant un quart du champ visuel
- Scotome = zone de perte partielle ou totale de la vision dans le champ visuel entourée d'une vision normale
Lobe pariétal
- Lieu d'intégration multimodale : sensorielle, mémoire, contrôle visuomoteur et attention spatiale
- Contient le cortex somatosensitif
Lésions lobe pariétal
- Alexie : difficulté à lire
- Agraphie : difficulté à écrire
- Apraxie : difficulté avec les mouvements volontaires
- Altération de contrôle visuomoteur
- Altération du traitement spatial (ex : héminégligence)
Lobe temporal
- Mémoire
- Identification des objets
- Reconnaissance des visages
- Émotions
- Traitement auditif
Lésions lobe temporal
- Agnosie visuelle : trouble de la reconnaissance des objets malgré une vision intacte
- Agnosie auditive : incapacité à reconnaître les sons alors que l'audition est préservée
Phrénologie
- Théorie de Gall
- Les fonctions mentales sont localisées dans des régions spécifiques du cerveau et la forme du crâne reflète ces capacités cognitives et comportementales
- Les facultés mentales sont innées
- Les facultés dans HG et HD sont symétriques
Flourens
Découvre que les fonctions cognitives sont plus
diffuses et non strictement localisées
Tomographie par émission de positons (TEP)
1) Injection d'un traceur radioactif dans le flux sanguin
2) Le traceur se désintègre et émet une position
3) La position entre en collision avec les électrons, ça produit des rayons gamma
- Détecte les changements de radioactivité dans le cerveau, mais ces changements sont faibles --> design expérimental à plusieurs conditions comparées
- Comparaison avec d'autres participants
- Besoin de répéter l'expérience
Inconvénients :
- Habituation
- Chronophage
Imagerie par résonance magnétique (IRM)
- Champ magnétique puissant pour perturber l'alignement des atomes d'hydrogène présents dans le cerveau par séquence d'impulsions
- Mesure le temps de rétablissement des neurones après cette perturbation
- Champ magnétique statique qui a un certain gradient
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)
- Mesure les variations de l'oxygénation sanguine dans le cerveau (technique BOLD)
- Réactions différentes de l'oxyhémoglobine et de la désoxyhémoglobine face au champ magnétique
Avantages et inconvénients IRMf
Avantages :
- Bonne résolution spatiale
- Plus puissante que la TEP
- Analyse intra-sujets (>< TEP)
- Expériences sur des évènements individuels (>< blocs de stimuli de la TEP)
- Meilleure résolution temporelle que la TEP
- Tâches « event-related » pour éviter des répétitions (>< TEP)
Inconvénient : mauvaise résolution temporelle
Méthode de soustraction en IRMf
1) Tâche contrôle est conçue pour inclure tous les éléments d'une tâche active, sauf l'élément d'intérêt
2) Tâche active qui contient tous les éléments, y compris celui que l'on veut étudier
3) Soustraction de l'activité cérébrale de la tâche contrôle avec l'activité cérébrale de la tâche active
Électroencéphalographie (EEG)
- Enregistre l'activité électrique (potentiel post-synaptique) du cerveau grâce à des électrodes placées sur le cuir chevelu
- Mesure les états globaux grâce à sa bonne résolution temporelle
- Souvent utilisé chez les épileptiques
Types de signaux électriques que capte l'EEG
- Gamma : concentre, excité, résolution de problèmes
- Beta : réveillé et attentif
- Alpha : relaxé, calme
- Theta : très détendu
- Delta : dort profondément
Avantages et inconvénients EEG
- Avantage : très bonne résolution temporelle
- Inconvénient : résolution spatiale faible
EEG intracrânien (iEEG)
- Placer des électrodes directement sur la surface corticale ou en profondeur dans le cerveau
- Meilleure résolution spatiale
- Souvent utilisé chez les épileptiques
Single Cells Recording (SCR)
- Encore plus précis et invasif de l'iEEG : on capte l'activité d'un seul neurone grâce à un microélectrode insérée directement dans le tissu cérébral
- Voir comment un seul neurone réagit à un stimulus
- Identifier des neurones spécifiques impliqués dans une fonction précise
Potentiels évoqués
Modifications spécifiques du signal EEG provoquées par des stimuli sensoriels, moteurs ou cognitifs (ex : paradigme oddball)
Paradigme oddball
- Présentation de stimuli fréquents entrecoupés de stimuli rares, permettant d'étudier les réponses cérébrales à la nouveauté
- P300 : pic qui apparait à +/- 300 ms après un stimulus rare ou surprenant
Bruit
Les autres activités cérébrales non liées au stimulus étudié
Analyse temps-fréquence
- Réalisée par l'EEG
- Analyse comment l'activité cérébrale évolue dans différentes bandes de fréquences au fil du temps
Magnétoencéphalographie (MEG)
Mesure les champs magnétiques générés par l'activité électrique du cerveau
Avantages MEG
- Bonne résolution temporelle et spatiale
- Technique non-invasive
- Souvent combiné avec l'IRM
Stimulation cérébrale profonde
- Implanter une électrode directement dans une région spécifique du cerveau. Cette électrode est reliée à un générateur d'impulsions placé sous la peau, généralement au niveau de la poitrine.
- Traite les troubles neurologiques sévères en modulant l'activité neuronale
- Réversible et ajustable
- Ex : électrodes dans les ganglions de la base pour Parkinson
Stimulation transcrânienne à courant direct
- Utilise un faible courant électrique pour moduler l'activité neuronale
- Comment ? : une anode (courant positif) induit l'activation des neurones et une cathode (courant négatif) diminue l'activité neuronale. Le courant circule de l'anode à la cathode.
Avantages et inconvénients stimulation transcrânienne à courant direct
Avantages :
- Non invasive et indolore
- Effet durable (plusieurs minutes)
Inconvénient : faible précision spatiale
Stimulation magnétique transcrânienne (TMS)
- Utilise un champ magnétique pour moduler l'activité cérébrale
- Les impulsions magnétiques induisent des courants électriques qui stimulent ou inhibent l'activité neuronale
Applications de la stimulation magnétique transcrânienne
- Étudier le rôle des régions cérébrales en perturbant leur activité
- Traiter les troubles neurologiques ou psychiatriques
- Activer ou inhiber temporairement certaines régions cérébrales
- Créer des lésions virtuelles en inhibant temporairement une région
Avantages et inconvénients stimulation magnétique transcrânienne
Avantages :
- Non invasive et indolore
- Effet localisé
Inconvénients :
- Effets temporaires
- Possible inconfort
- Risque de lésion au niveau du lobe temporal
Neuropsychologie cognitive
Étude des performances d'individus ayant subi des lésions cérébrales afin d'inférer la nature et la structure des processus perceptifs, moteurs, cognitifs et linguistiques normaux
Galien
Premier à établir un lien entre le cerveau et le comportement
Approche basée sur le substrat neural
Partir d'une région cérébrale lésée et examiner les fonctions cognitives affectées
Approche basée sur la fonction cognitive
Partir d'un déficit cognitif observé et identifier les régions critiques responsables
Double dissociation
Deux fonctions cognitives reposent sur des mécanismes neuronaux distincts
Problèmes méthodologiques des études sur les lésions cérébrales
- Variabilité entre les patients
- Lésions non-spécifiques (si elles touchent plusieurs régions)
- Une lésion ne révèle son importance que si elle touche une zone critique pour une fonction cognitive
- Syndrome de déconnexion
- Certains patients développent des stratégies compensatoires pour pallier leur déficit, ce qui peut fausser les résultats
Syndrome de déconnexion
Parfois, une altération du comportement ne vient pas uniquement de la destruction d'une région spécifique, mais plutôt de la perturbation des communications entre plusieurs régions (déconnexion fonctionnelle)
Limites des études de groupes
- Le site des lésions n'est pas aléatoire
- Effet de moyennage
Corrélation
- Il existe un lien entre deux variables de sorte que lorsqu'une varie, l'autre a tendance à varier aussi
- Les études en neuropsychologie sont corrélationnelle
Causalité
Implique une relation de cause à effet entre deux variables de sorte que lorsqu'une variable varie cela entraine directement la variation de l'autre
Contrefactuel
En inférence causale, l'objectif est d'identifier le scénario alternatif (ex : et si l'opération n'avait pas eu lieu, quel aurait été le résultat ?)
Critères de causalité de Bradford Hill
- Temporalité : la cause précède la conséquence
- Spécificité : examiner toutes les variables
- Méthodes expérimentales
- Contrefactuel
Techniques d'imagerie et temporalité
En imagerie, on va regarder les activations cérébrales qui font suite aux comportements/symptômes : la temporalité est inversée. Cela ne permet donc pas de conclure en faveur d'une relation causale entre les lésions cérébrales et le symptôme.
Techniques d'imagerie et relation causale
- A priori impossible étant donné la temporalité inversée
- On peut tendre vers une relation causale en augmentant le groupe de participants et en ayant des lésions cérébrales focales
Voxel
L'unité de base dans les images 3D en imagerie cérébrale, représentant un petit volume de tissu cérébral
Différences anatomiques hémisphériques
- Axe gauche-droit : influence la spécialisation respective dans
certaines fonctions cognitives
- Axe antero-postérieur : influence la répartition des fonctions cognitives et motrices
Hand-knob
- Structure du cortex moteur
- Varie en fonction de la latéralité manuelle innée et de l'expérience et de l'apprentissage moteur
Différences neurochimiques hémisphériques
- Hémisphère droit : noradrénaline --> vigilance et attention aux changements environnementaux
- Hémisphère gauche : dopamine --> anticipation et planification des actions motrices
Noradrénaline
- Orientation vers les nouveaux stimuli
- Via le thalamus
Dopamine
- Préparation à l'action
- Via les ganglions de la base
Spécialisation fonctionnelle
Chaque hémisphère est impliqué préférentiellement dans certains types de traitements cognitifs et sensorimoteurs
Patient "Tan"
- Incapable de produire du langage mais il comprenait ce qu'on lui disait
- Aucune paralysie donc pas d'atteinte motrice
- Lésion dans le lobe frontal antérieur HG = aire de Broca
Wernicke
- Analyse des patients qui savent parlé mais incapables de comprendre le langage
- Lésion dans le lobe temporal supérieur HG = aire de Wernicke
Dominance cérébrale
- Concept de Jackson
- Hémisphère gauche : fonctions langagières et cognitives complexes
- Hémisphère droit : contrôle controlatéral des fonctions sensori-motrices
Milner
L'hémisphère droit joue un rôle clé dans certaines fonctions cognitives
Sperry
Étudie les patients "split-brain" et démontre le rôle du corps calleux
Commissurotomie
Opération pour sectionner le corps calleux
Spécialisation fonctionnelle des hémisphères suite aux études sur le corps calleux
Hémisphère gauche :
- Production du langage
- Reconnaissance du langage
- Interprétation logique et cohérente des informations
Hémisphère droit :
- Compétences grammaticales, phonologiques et abstraites limitées
- Traitement non verbal et spatial
- Capacité à effectuer des tâches visuospatiales
- Sensibilité aux stimuli chimériques
Technique WADA
Anesthésier temporairement un des deux hémisphères cérébraux afin d'observer les effets sur les fonctions cognitives
Lésions latéralisées : hémisphère gauche
Troubles de la parole, du langage écrit et de la compréhension verbale
Lésions latéralisées : hémisphère droit
- Orientation visu-spatiale
- Reconnaissance des visages
- Reconnaissance des expressions émotionnelles
- Reconnaissance du timbre et de l'intonation
Projections sensorielles controlatérales
Les informations sensorielles provenant d'un côté du corps sont envoyées à l'hémisphère opposé du cerveau
Latéralisation hémisphérique somatosensorielle
- Hémisphère gauche : formes simples et caractères
- Hémisphère droit : formes complexes
Suppression ipsilatérale (audition)
Quand on entend un son, la majorité de celui-ci est projeté de manière controlatéral, mais une partie est projetée de manière ipsilatérale (ex : HD pour oreille droite). Lorsqu'on fait entendre deux sons en même temps, un dans chaque oreille, le cerveau va privilégier le traitement de l'information controlatérale, et "supprimer" ou inhiberl'information ipsilatérale.
Théorie de l'accès direct
Cette théorie suggère que chaque hémisphère traite directement les informations qu'il reçoit, ce qui explique la spécialisation pour certaines fonctions spécifiques
Modèle activation-orientation
Un biais attentionnel spatial vers une direction (gauche ou droite) est lié à une augmentation de l'activation dans l'hémisphère cérébral opposé (controlatéral)
Stratégie de traitement d'informations : hémisphère gauche
- Détails précis
- Relations temporelles
- Différences subtiles
Stratégie de traitement d'informations : hémisphère droit
- Traitement holistique
- Relations spatiales et organisation dans l'espace
- Reconnaissance des visages
Corps calleux antérieur
Impliqué dans la coordination des mouvements entre les deux hémisphères
Splenium (corps calleux postérieur)
Transmet les informations visuelles
Traitement cortical
Informations conscientes transférées via le corps calleux
Traitement sous-cortical
Informations inconscientes
Éléments qui font varier la latéralisation hémisphérique
- Dominance motrice : droites vs gauchers
- Dominance visuelle : œil doit vs œil gauche
Test EHI
Quantifier le niveau de dominance de la main en attribuant un score en fonction des préférences d'utilisation des mains pour différentes tâches
Hypothèse de Lennebert (spécialisation hémisphérique)
Chaque hémisphère a le même potentiel à la naissance car il observe que des lésions précoces de l'hémisphère gauche entraînent des conséquences moins sévères chez les jeunes enfants que chez les adultes
Arguments contre l'hypothèse de Lennebert (spécialisation hémisphérique)
- Des différences neuroanatomiques précoces existent
- Des asymétries perceptuelles présentes à la naissance
- Une latéralisation cérébrale est observable dès la naissance
- Hémisphérectomie à la naissance
Hémisphérectomie à la naissance
Lorsque l'on retire un hémisphère chez un très jeune enfant, les performances ne sont pas identiques pour le traitement des informations verbales et spatiales
Éveil
- Capacité à être en état de vigilance ou d'alerte
- Dépend du tronc cérébral et des thalami
Conscience
- Perception consciente de l'environnement et de soi-même
- Repose sur le cortex cérébral, impliqué dans la perception, la cognition et les expériences conscientes
Coma et anesthésie générale
Éveil et conscience extrêmement faibles
État végétatif
Éveil relativement intact mais conscience absente
Sommeil
Montre une variabilité, avec un éveil bas en sommeil profond mais une conscience partiellement présente en sommeil paradoxal
État de conscience minimale
Fluctuations de la conscience, mais un éveil maintenu
Locked-in syndrome
- Éveil et conscience préservés, mais avec une absence de communication due à une paralysie totale
- Seule la motricité oculaire verticale (et parfois le clignement des yeux) est préservée
- Causé par une lésion du tronc cérébral
Critères de la mort cérébrale
- Coma profond sans réponse
- Absence de réflexe
- Absence de mouvement respiratoire
- Absence de flux sanguin dans le cerveau
Critères du coma
- Absence d'éveil et de conscience
- État de non réponse
- Ne peut pas être réveillé
- Pas de périodes d'éveil spontanées