CM1 Flashcards
Evolution des connaissances sur le cerveau :
C’est à partir du cerveau que sont produites les interprétations comportementales, les expressions, etc.
Le cerveau est une région spécifique car il assure des fonctions majeures.
L’intérêt pour le cerveau est apparu dès la préhistoire avec les trépanations et les observations de la boite crânienne. Ils ont essayé d’extraire le contenu de la tête (le cerveau). Par exemple, on pensait qu’en mangeant cette substance, on pouvait être plus fortifié, obtenir de nouvelles compétences, etc.
Qu’est ce que le cerveau ?
Le cerveau est un élément biologique, et c’est le plus complexe connu à ce jour, dans notre système solaire (qui est une toute petite partie de la Voie Lactée).
Que sait-on sur cet “objet” biologique ?
2 constats pour commencer :
-le cerveau est une structure très connectée. Elément de base= neurone. C’est grâce à toutes ces connexions que l’on peut avoir toutes ces performances.
-Ces neurones constituent un réseau géant de communication. Ce réseau comporte des milliards de neurones, tous confinés dans la boite crânienne.
Cerveau :
(poids moyen= environ 1, 5 kilogrammes)
-millions d’années d’évolution
-80- 100 milliards de neurones
-1 neurone communique avec 10 000 à 200 000 autres neurones
-1 neurone= peut délivrer jusqu’à 1000 messages/sec
- Ces milliards de messages : nature chimique, électrique et magnétique
-> Vie mentale :
=Fonctions complexes (supérieures ou intégratives) : mémoire, conscience, rêves, langage, émotions…
L’activité mentale reste “cachée” : on ne peut pas deviner la parole de quelqu’un par exemple.
On peut identifier quel type d’activité est faite// quel type de comportement l’individu a quel type de comportement l’individu a selon les régions du cerveau qui s’activent (mais on ne peut pas savoir ce que c’est, par exemple on peut savoir que c’est une image visuelle mais on ne peut pas savoir quelle image la personne est en train d’imaginer) (mais on ne peut pas savoir ce que c’est, par exemple on peut savoir que c’est une image visuelle mais on ne peut pas savoir quelle image la personne est en train d’imaginer).
Lecture de la pensée… !
Siècles de recherche
Hypothèses fantaisistes
Interprétations erronées
Savoir rigoureux,
Innovation expérimentale
Un long parcours !
L’antiquité : fantaisie et besoin d’expliquer
D’où vient la pensée ?
Civilisations anciennes : égyptiens
=premiers à relier : pensée au cerveau :
Papyrus “E. Smith”, découvert en 1930, datant de 1700 av. C.
Cas 22 : “si tu examines un homme ayant la tempe enfoncée…lorsque tu l’appelles il ne répond pas, il a perdu l’usage de la parole”.
Confirmation environ 3500 ans plus tard :
=aphasie, Broca (1861, Paris)
Cœur ou cerveau ?
Grèce antique : observation des viscères…
Hippocrate, Platon (428-347 a.C) : Céphalocentriste= cerveau, siège de l’âme, de l’esprit
Platon : facultés rationnelles dans la tête
-Empédocle, Aristote (384-322 a.C) : Cardiocentriste
=cœur, siège de l’intelligence, des sentiments…
Aristote : cerveau –refroidissement du sang
Ecole d’Alexandrie (III siècle av. J.C) :
Céphalo-centrisme (Hérophile et Erasistrate).
Ventricules cérébraux, départs de nerfs du cerveau…
Où dans le cerveau ?
Ventricules cérébraux ou masse cérébrale ?
Galien (129-199) :
Système explicatif :
Foie, “esprits naturels”
Cœur, “esprit vital”
Ventricules cérébraux, “esprits animaux”,
Dispersion par l’intermédiaire des “tubes creux” : les nerfs.
Treize siècles plus tard : la Renaissance. Jusqu’à la Renaissance, on avait cette conception.
La technique et l’art d’observer :
Siècle XV-XVI :
Vésale (Padoue) et Léonard de Vinci : techniques de dissection…description précise des ventricules cérébraux…
Descartes (1596-1650) :
Localise l’âme, unique, indivisible, dans la glande pinéale (épiphyse) : ou les impressions sensorielles activeraient les esprits animaux avant leur dispersion vers les muscles…
Mouvement des yeux, des bras, de la langue…
Willis : “fluide vital”, “jus nerveux”
Harvey : âme localisée dans le sang
XVII-XVIII siècle :
-Malpighi = substance blanche et substance grise…
-Van Leeuvenhoek : microscope
Description des nerfs, …fin des “tubes creux”;
-Galvani : électricité animale…fin des “esprits animaux”
-La Mettrie décrit l’origine de la pensée et des sentiments :
“Ce principe existe et a son siège dans le cerveau, d’où partent les nerfs à travers lesquels s’exerce un contrôle général sur le corps” (L’homme-machine, 1745)
Cerveau= organe producteur de la vie mentale
XIXe siècle :
*Fonctionnelle et clinique : localisations cérébrales
=Gail (1758- 1828) : facultés mentales
=Broca (1824-1880) : centre du langage
*Analytique et expérimentale :
Techniques microscopiques, chimiques et électrophysiologiques :
Helmlotz : influx nerveux…
Fritsch et Hitzig: stimulations électriques…
L’approche “anatomo-clinique” :
Gall (1758-1828)
=27 facultés morales et intellectuelles “amour de la progéniture”, “instinct carnassier”…
=localisées à la surface du cerveau
=phrénologie ou (cranioscopie Spurzheim)
Méthode de palpation pour identifier ces facultés. Le médecin palpait la tête de la personne et là où il trouvait des bosses, il pouvait dire que cela correspondait à telle ou telle faculté plus ou moins développée chez l’individu. On pensait que le clinicien pouvait déduire la localisation des facultés en palpant la tête.
A la suite de ces examens, il a établi une carte du crâne avec différents numéros correspondant à différentes facultés.
Phrénologie : Technique d’identification des facultés mentales afin de définir la présence de telle ou telle faculté chez quelqu’un.
Particularité de Gall :
Gall était le premier à avoir dit que la cognition, les émotions etc. Avaient leur origine dans la couche superficielle du cerveau
Phrénologie :
(-) : théorie fantaisiste
(+) : Rôle du cortex cérébral (cognition)
Broca (1824- 1880)
=Mr Leborgne “Tan”…puis dissection post-mortem (1861) : constat d’une lésion dans le cortex frontal de l’hémisphère gauche (musée Dupuytren, Paris)
“ramollissement de la partie moyenne du lobe frontal”…”dans la seconde ou troisième circonvolution frontale, plus probablement dans cette dernière”.
(Dans une nomenclature plus moderne : Cela correspond à l’Aire 44 de Brodmann)
Broca :
Aphasie de production, motrice ou de Broca
=incapacité à produire du langage
Conclusions importantes à partir de cette observation (Mr Leborgne)
*une fonction cérébrale, une localisation (ex : le langage semble être code à un endroit précis du cerveau)
*contrôle d’un comportement par un seul hémisphère
Wernicke (1848-1905) :
Lésions du lobe temporal
(Circonvolutions T1, T2), 1874
(Aires 41 et 42 de Brodmann)
=aphasie de réception, sensorielle ou de Wernicke
=incapacité à comprendre le langage
Premières approches expérimentales :
(Fin XIXe, début du XXe siècle)
1870 : Fritsch et Hitzig (Allemagne) : chat
1873 : Ferrier (Angleterre) : singe…
Stimulations électriques, ablations…
=déclenchement ou suppression de mouvements
1875 : Caton (Allemagne) :
Découverte de l’activité électrique cérébrale
(Sommeil, etc.…)
Grandes avancées :
Neuroanatomie cellulaire :
-Golgi
-Ramon Y Cajal
(Prix Nobel de physiologie ou médecine – 1906)
Ces deux personnes vont largement contribuer à la description de l’agencement cérébral.
Cartographie cérébrale : Brodmann (1909)
Aires de Brodmann (ex : AB44, AB41, AB42)
Neuromédiation chimique : Elliot (1905) …
Neuromédiation chimique : Elliot (1905) …
Electrophysiologie :
-unitaire (PA) : Sherrington, Eccles, … (on écoute le fonctionnement d’un neurone à la fois, on enregistre l’activité électrique produite par un seul neurone à la fois)
-globale (EEG) : Berger, … (on enregistre l’activité électrique de milliers, voire de millions de neurones à la fois)
Electroencéphalogramme (EEG)
Analyse du comportement :
Pavlov, Watson, Skinner…
Approches contemporaines :
*Neuroanatomie et métaboliques (Scanner, TEP, IRMf…)
*Neurochimiques
*Neurochirurgicales
*Comportementales
*Intelligence artificielle : simulation et modélisation des comportements
Progrès à partir des années 80 !
Principaux défis ?
*émergence de la pensée
*mémoire, apprentissage
*douleur, plaisir, drogue…
*langage
*sommeil, rêves…
*motivations
*émotions, sentiments
*maladies mentales
*conscience, coma…
*vieillissement de l’esprit
Evolution des connaissances sur le cerveau :
Passé= un long parcours
Présent= neurosciences
Futur=
“Grammaire cérébrale” :
Comprendre les fondements
Cognition
Emotion
Action
“Code nerveux”
Fonctionnement du neurone :
(Quand on stimule un neurone, peu importe la stimulation, il ne reste pas au repos)
Rappels sur la fonction des différentes parties du neurone :
- réception : dendrites et soma
- Intégration : cône d’émergence
- Emission des PA : segment initial
4.Propagation des PA : axone
- Transmission des PA : synapses
Rappels sur les différentes parties des neurones :
Neurones multipolaires = ont bcp de dendrites autour du corps cellulaire.
La plupart des neurones sont de ce type.
Flèches= sens de transmission de l’information électrique.
Corps cellulaire :
Corps cellulaire : C’est lui qui synthétise pratiquement toutes les molécules dont le neurone a besoin.
Deuxième rôle de ce corps cellulaire : centre intégrateur. L’intégration synaptique va se faire au niveau du cône d’émergence (ou cône d’implantation)
Petite partie juste derrière le cône d’émergence : segment initial. Il est dépourvu de myéline. Rôle d’émission des potentiels d’action.
4ème fonction du neurone, et 5ème (et dernière) fonction du neurone :
4ème fonction du neurone : On a un axone qui est la fibre nerveuse (va par exemple innerver les muscles). Son rôle va être de propager l’activité électrique, les potentiels d’action.
Dernière fonction : arborisation terminale a le rôle de transmission des potentiels d’action. Cette arborisation terminale n’a pas de myéline (elle n’est donc pas isolée). Rôle= transmettre l’information d’une cellule a une autre, former des contacts synaptiques avec d’autres cellules.
NOTIONS DE BASE D’ÉLECTRICITÉ
I. Notion de conducteur et d’isolant
Conducteur : matériau/solution laissant passer le courant électrique (métaux, solutions ioniques, corps…).
Isolant (diélectrique) : matériau/solution ne se laissant pas traverser par le courant (verre, plastique, eau pure…).
II. Notion de courant électrique
2.1. Cas des conducteurs métalliques (cuivre, zinc…) :
Ex. de circuit : fil de cuivre (1 électron libre) reliant une lampe à une pile.
Petites flèches= sens de déplacement des électrons libres
Electrons libres vont sauter dans n’importe quelle direction d’atome en atome. Electons libres se déplacent n’importe comment quand le circuit est ouvert.
Gris foncé : noyau des atomes
(Voir schéma diapo 12) Circuit ouvert (interrupteur ouvert) : la lampe ne brille pas, pas de courant.
Métaux sont des bons conducteurs car ils possèdent des électrons libres.
Circuit fermé (interrupteur fermé) : lampe brille, un courant électrique circule.
La pile met en mouvement les électrons libres des atomes de cuivre qui se déplacent tous dans le même sens : -> Les électrons sont attirés par la borne + (pauvre en électron) de la pile et repoussés par la borne - (réservoir d’électrons).
Dans un métal => le courant électrique = mouvement d’ensemble d’électrons libres (sens réel du courant) : -> Déplacement des électrons : du - vers le + Un courant ne peut circuler que si le circuit est fermé !!!!
Quand le circuit est fermé, tous les électrons vont se déplacer dans le même sens : de la borne négative vers la borne positive
Mais sens de circulation du courant historique et conventionnel : du + vers le -.
Cas des solutions salines contenant des ions (solution d’électrolyte, corps humain)
Dans les solutions, les électrons ne sont pas à l’origine du courant électrique : ils ne peuvent s’y déplacer.
Ex. de circuit : une électrode métallique reliée à la borne + d’une pile et une électrode reliée à la borne - de la pile trempent dans 2 solutions différentes.
Dans l’eau pure (sans ions) :
Dans l’eau pure (sans ions) : Lampe ne s’allume pas : pas de courant électrique !
Dans la Solution saline : NaCl (Na + et Cl - ) : Lampe brille : circulation d’un courant électrique !
Pour être conductrice, une solution doit contenir des ions !!!!
Que font deux charges pareilles ?
Deux charges pareilles se repoussent (+ repousse + et – repousse -) : c’est cela qui est responsable des courants électriques dans les solutions.
Ions positifs attirés par la cathode et anions attirés par l’anode.
Résumé de ce qu’est le courant électrique
Le courant électrique est donc un déplacement de charges électriques :
-des électrons libres dans un conducteur métallique
-des ions (cations + et anions -) dans une solution d’électrolytes et le corps humain
Notion de courant électrique
=> ANALOGIE HYDRAULIQUE :
=> ANALOGIE HYDRAULIQUE :
- INTENSITE du courant électrique dans un conducteur
=> débit d’eau dans un tuyau
DONC => Intensité du courant (I) = quantité de charges (électrons ou ions) qui traversent une surface conductrice par unité de temps (s).
L’intensité se note I et se mesure en Ampère (A). Un ampère (A) = 1 coulomb/s = 6,25.1018 électrons/s (6,25 milliards de milliards d’e - ) (formule sur diapo pas à retenir)
Notion de différence de potentiel (ddp) :
Différence de potentiel (ddp) = tension = voltage = force électromotrice.
Le courant électrique ne peut circuler entre 2 points d’un circuit ou d’une solution ionique que s’il existe entre ces 2 points une ddp (une différence de charges électriques).
=> ddp = l’analogue de la différence de pression qui entre 2 points d’un circuit hydraulique permet de faire circuler l’eau dans le tuyau.
La différence de potentiel (ddp) : U
L’unité est : le Volt (V)
On peut la mesurer en plaçant aux bornes de la pile ou de la lampe = un VOLTMETRE (en dérivation).
Plus ddp élevé, plus les charges circulent rapidement. Plus ddp élevé, plus intensité du courant va être élevée.
Notion de générateur de courant électrique
Un courant circule entre 2 points d’un milieu conducteur tant que la ddp entre ces 2 points existe !!!!
Un générateur de tension (ddp) est un appareil capable de maintenir une ddp entre 2 points. (exemple : pile, batterie).
Il agit comme une pompe : la borne + attire les e - ou les anions (et repousse les cations) alors que la borne - repousse les e - ou les anions (et attire les cations).
Notion de résistance/conductance, loi d’Ohm
Tous les matériaux ou les solutions ne se laissent pas traverser par un courant électrique avec la même facilité.
-La RESISTANCE quantifie la difficulté que rencontre le courant électrique pour traverser un matériau/solution.
Les isolants (verre, plastique, eau pure…) ont une R très élevée!!!
On la note R et son unité est l’Ohm ( Ω )
-L’inverse de la résistance = CONDUCTANCE : mesure la facilité qu’a un courant électrique à traverser un matériau.
On la note g et son unité est le Siemens (S = ohm-1 )
g = 1/R
Résistance d’un circuit électrique
La résistance d’un circuit électrique est l’analogue du diamètre d’un tuyau dans laquelle l’eau circule : plus le diamètre est petit plus la R est forte et inversement.
(Voir tableau diapo 19 des intensités)
Selon la loi d’Ohm :
Plus la ddp est élevée entre 2 points d’un milieu conducteur, plus l’intensité du courant I (le débit de charges électriques) qui le traverse sera importante.
Plus la résistance R du milieu sera élevée et moins l’intensité du courant sera importante.
Notion de condensateur (partie importante à retenir)
Condensateur = 2 armatures métalliques (conductrices) parallèles séparées par un isolant (diélectrique). Ces 2 armatures ne sont pas en contact, elles sont séparées par le diélectrique
-> C’est un composant capable d’accumuler (de stocker) des charges électriques.
Les condensateurs les plus dangereux sont ceux avec les plus grandes armatures. Les moins dangereux sont ceux avec les plus petites armatures.
Si on branche un condensateur à une pile :
Si on branche un condensateur à une pile : IL SE CHARGE.
Arrêt de la charge : ddp aux bornes du condensateur = ddp de la pile. La charge s’arrête quand la ddp aux bornes du condensateur est égale à celle de la pile.
Si déconnection de la pile : Condensateur conserve sa charge : il a emmagasiné de l’électricité. (Voir diapo 22)
Aptitude d’un condensateur à stocker des charges dépend du condensateur :
Sa capacité (C) exprimée en Farad (F)
Pourquoi ces rappels d’électricité ?
Les neurones fonctionnent électriquement et sont les circuits électriques intégrés du système nerveux.
On peut représenter chaque fragment de membrane du neurone au repos sous la forme d’un circuit électrique RC (résistance/ condensateur) en parallèle (=en dérivation) relié à une pile.
Circuit en série= le courant ne peut emprunter qu’une seule voie.
Circuit en parallèle= on va avoir des nœuds. On va avoir une partie du courant qui va circuler dans une branche, et l’autre partie dans l’autre branche. Le courant va se diviser en 2.
Circuit en série ou en parallèle :
Circuit en série : un seul chemin pour le courant.
Circuit en parallèle : plusieurs chemins pour le courant
LE CONDENSATEUR (Cm): SÉPARATION DES CHARGES ÉLECTRIQUES (LES IONS)
(cm= capacité membranaire ou condensateur membranaire)
(Voir schéma diapo 24)
Ici, l’isolant correspond à la membrane du neurone (double couche de phospholipides)
2 armatures correspondent au milieu intracellulaire et au milieu extracellulaire.
Ces 2 milieux= séparés par l’isolant (bicouche lipidique).
La membrane du neurone est capable de séparer les charges électriques, les ions. Elle se comporte comme un condensateur.
La résistance membranaire (Rm) :
-Au repos, Rm est constante pour un segment de membrane donné. Elle est stable et ne varie pas.
(Ions ne peuvent pas traverser la bicouche lipidique tout seuls : ils ont besoin de canaux ioniques)
La résistance dépend du nombre de canaux ioniques ouverts canaux passifs ou de fuite dont nous parlerons plus tard).
Au repos, les canaux ioniques sont fermés, sauf certains canaux : ce sont des canaux de fuite, ou canaux passifs.
Un neurone stimulé va faire varier la résistance membranaire.
La pile :
C’est la ddp qui règne de part et d’autre de la membrane du neurone au repos :
(Potentiel de repos (PR) dont l’origine sera expliquée plus tard)
Le pôle négatif est situé à l’intérieur et le pôle positif à l’extérieur.
Ce sont uniquement les versants de la membrane qui sont chargés, pas les milieux.
Résumé :
Un élément de membrane : une pile (70 mV) reliée à une résistance membranaire (Rm) mise en parallèle avec un condensateur (Cm): circuit RC en parallèle.
Cette ddp de part et d’autre de la membrane est stable au repos MAIS peut varier quand le neurone est stimulé.
Toutes les activités électriques du neurone sont des variations de ddp dues à des mouvements d’ions (courants ioniques).
Stimulation du neurone à de très petites intensités (infraliminaires) :
Pas de potentiel d’action (PA) MAIS
Juste des variations de la ddp membranaire (potentiels électrotoniques).
La membrane ne réagit pas tout de suite à une stimulation ! (la réaction se fait avec un petit temps de retard)
POURQUOI ?? La capacité membranaire se charge en retard par rapport au courant injecté.
Le maximum de courant intervient toujours avant le maximum de ddp.
Résumé : Un condensateur se charge et se décharge en retard par rapport au courant.
