Cours 9

Question 1

Définition phylogénie

Answer 1

-Étude des relations de parenté entre êtres vivants : entre individus (généalogique), populations (intraspécifique) et entre espèces (interspécifique)
-La phylogénèse permet de reconstituer l’évolution du génome des espèces par sélection naturelle

Question 2

Définition ontogénie:

Answer 2

-L’étude du développement du phénome (comment s’est développé le génome) d’un organisme depuis sa conception jusqu’à sa mort
-Déterminée en partie par des caractéristiques innées (génome) et en partie par des caractéristiques acquises (expérience)

Question 3

Différence entre phylogénie et ontogénie:

Answer 3

Phylogénie basé sur l’évolution des espèces à travers le temps tandis que ontogénie c’est le développement individuel d’un organisme tout au long de sa vie
*Parfois il y a un parallèle à faire entre phylogénie et ontogénie

Question 4

Comparer facultés cognitives avec celles des ancêtres des humains:

Answer 4

archéologie

Question 5

Comparer facultés cognitives avec celles de d’autres animaux:

Answer 5

Psychologie comparative (Darwin)

Question 6

Qu’est ce que la psychologie évolutionniste?

Answer 6

L’objectif est d’expliquer les mécanismes de la pensées humaines et de ses comportements à partir de la théorie de l’évolution biologique
-Repose sur l’hypothèse fondamentale que le cerveau, tout comme les autres organes, est le produit de l’évolution, et constitue donc une adaptation à des contraintes environnementales précises auxquelles ont du faire face les ancêtres des homidés

Question 7

Comparer facultés cognitives avec celles des enfants humains:

Answer 7

Psychologie développementale (Piaget)

Question 8

Dit moi tout ce que tu sais sur le développement prénatal:

Answer 8

-Entre 22e et 23e jour de l’embryogénèse, fermeture du tube neural. De ce tube neural émerge la moelle épinière et le cerveau
-Portion antérieure se développe éventuellement en trois vésicules: rhombencéphale, mésencéphale, prosencéphale
-Les cellules souches neurales (cellules multipotentes, non différentiées dans toutes les cellules du cerveau) se forment dans la portion intérieure du tube neural - dans la zone ventriculaire - et migrent vers l’extérieur. C’est là qu’elles se différentient en neurones ou en neuroglies
-Des facteurs de transcription activent certains gènes et en désactivent d’autres. C’est la différentiation cellulaire

Question 9

Quelles sont les principales caractéristiques qui distinguent les neurones:

Answer 9

-Type de signaux du neurone (excitateur ou inhibiteur)
-Neurotransmetteur utilisé
-Les molécules incorporés au niveau des récepteurs post-synaptique
-Morphologie des neurites

Question 10

Différents types de neurites:

Answer 10

-Cellules pyramidales: Couche VI du néocortex - output vers thalamus
-Neurones en étoile: Couche IVC du néocortex - input du thalamus
-Cellule de Purkinje du cervelet

Question 11

Appart le faisceau arqué, qu’est ce qui peut expliquer pourquoi le cerveau continue de se développer après la naissance?

Answer 11

-Une fois que les cellules souches neurales ont migrés et se sont différentiées, elles envoient des axones et des dendrites (collectivement appelés “neurites”) pour faire synapse avec d’autres neurones - c’est la synaptogénèse
-Les axones sont guidés par des signaux moléculaire locaux (surtout des molécules sécrétées par ou présent sur la surface de dendrites)

Question 12

Pasko Rakic et ses collaborateurs ont mesuré avec précision le nombre de synapses par unité de volume dans le cerveau du macaque rhésus en développement avec un microscope à électron. Qu’observe t’on?

Answer 12

-Augmente jusqu’à la puberté, ensuite diminue. C’est l’élagage synaptique. Accélération de l’élagage pendant la puberté. Commence avant celle-ci et se continue après aussi. Élagage contribue au développement de stratégies, rend plus efficaces stratégies neuronales jusqu’à un certain moment dans la vie.
-La synaptogénèse est toujours accompagnée d’un élagage synaptique. Les synapses superflues sont élaguées. Mais éventuellement se détériore avec l’âge, l’élagage nuit avec l’âge

Question 13

Quand notre cerveau atteint t’il sa masse adulte?

Answer 13

-À 2 ans cerveau atteint 80% de la masse du cerveau adulte et à 5 ans 90% de la masse du cerveau adulte. (~1.4 kg pour les hommes et ~1.3 kg pour les femmes).
-Mais change au cours de la vie sans cesse (à cause de la synaptogénèse, myélinisation et de l’élagage synaptique)
*Atteint un maximum vers la fin de l’adolescence

Question 14

À quelle âge le volume du cerveau atteint un maximum?

Answer 14

-Vers 11,5 ans chez les femmes
-Vers 14,5 ans chez les hommes
Et la croissance varie en focntion des régions du cerveau

Question 15

Synaptogénèse et élagage synaptique:

Answer 15

-Masse culmine à différents moment dans différentes régions du cerveau
-Régions qui ont de l’importance tôt dans le développement maturent tôt (systèmes sensoriels et moteurs)
-Les autres dont les fonctions dépendent en partie de l’expérience, maturent plus tard (aires associatives temporales et pariétales ou cortex préfrontal)
La synaptogénèse et l’élagage synaptique sont donc en partie programmées et en partie dépendant de l’expérience
*Détermine des périodes critiques

Question 16

Lenroot et Giedd (2006) ont réalisé une étude «longitudinale» en IRM, ont montré un remodelage de la matière grise et de la matière blanche entre 2 et 22 ans.
À partir du «NIMH pediatric brain imaging project» dans lequel beaucoup de participants sont scannés à ~2 ans d’intervalle).
Ici, 243 scans de 145 sujets.
Qu’a t’on trouvé?

Answer 16

-La matière blanche contient les fibres nerveuses entourées d’une gaine de myéline protectrice. Indication de la myélinisation mais aussi du nb d’axones donc de synaptogénèse et de l’élagage synaptique. Augmente jusqu’à 22 ans au moins
-La matière grise (corps cellulaires et dendrites et certaines névroglies- indication de la synaptogénèse et de l’élagage synaptique) suit un développement en U inversé entre 2 et 22 ans. À cause de l’élagage synaptique probablement

Question 17

Étapes (endroits) de la maturation de la matière grise :

Answer 17

1.Régions associés au traitement visuel précoce comme lobe occipital (avant 5 ans), régions somatosensorielles et motrice
2. Régions temporales et pariétales associés au langage et à l’attention spatiale
3. Dernière régions à maturer sont le cortex préfrontal et le cortex temporal latéral associées à l’intégration sensorimotrice, à la modulation de l’attention et du langage, aux fonctions exécutives et à la prise de décision
*Ces changements anatomiques s’accompagnent de changements fonctionnels. Particulièrement évident au niveau des fonctions cognitives supérieures (QI, fonctions exécutives)

Question 18

Corrélation entre QI et épaisseur corticale:
Shaw et al. (2006) ont réalisé une étude “longitudinale” (58% ont été scannés 2 fois ou plus) sur plus de 300 enfants scannés en IRM.
Qu’ont t’ils trouvé?

Answer 18

-Ont montré que l’épaisseur de la matière grise corrèle positivement mais modestement avec le QI partout sauf pour la partie antérieure du cortex temporal
*Mais la dynamique de l’épaississement prédit mieux le QI que l’épaisseur elle-même
-On voit une séparation nette entre l’évolution de l’épaisseur de la matière grise dans le cortex préfrontal chez les enfants avec différents QI
-Chez les enfants avec intelligence supérieure: synaptogénèse plus importante précocement et un élagage synaptique plus important tardivement
*Plus spécifiquement au niveau du gyrus frontal supérieur et moyen droit du cerveau

Question 19

Qu’est ce qu’une mesure dite allométrique? Allométrie positive et négative?

Answer 19

-La relation reflète la machinerie neurale nécessaire au maintien d’un corps d’une certaine taille (e.g. plus gros -> plus de peau -> plus de récepteurs somatosensoriels, plus de muscles pour bouger le corps -> plus de cerveau nécessaire pour traiter cette information).
-Allométrie positive: croissance relative plus rapide d’une partie d’un organisme par rapport à la croissance globale de cet organisme
-Allométrie négative: croissance relative moindre d’une partie d’un organisme par rapport à la croissance globale de cet organisme

Question 20

Décrivez l’isométrie:

Answer 20

Croissance relative d’une partie d’un organisme proportionnelle à la croissance globale de cet organisme

Question 21

Poids du cerveau en fonction du poids du corps (vertébrés inférieurs et supérieurs):

Answer 21

-La relation allométrique varie grandement entre les espèces
-Ici, diagramme de dispersion du poids du corps et du cerveau de vertébrés inférieurs (ancêtres sont apparus avant dans développement) et supérieurs; et des droites ajustées aux données.
-Vertébrés sup présentent allométrie positive comparativement aux inf. (car la pente de la relation allométrique pour les vertébrés est supérieur à celui des vertébrés inférieurs (mais même exposant et même ordonnée à l’origine)
*Qui plus est, l’humain ont un cerveau d’une masse supérieure à celle prédite par la relation isométrique des autres vertébrés supérieurs

Question 22

Des déviations par rapport à la relation isométrique d’un groupe de référence signalent aussi des allométries positives. Comment sont aussi nommées ces allométries positives:

Answer 22

Taille résiduelle du cerveau
Cette taille résiduelle du cerveau est un bon indice des habiletés cognitives (ex: des vertébrés supérieurs par rapport aux vertébrés inférieurs et des humains par rapport aux vertébrés supérieurs)

Question 23

Chez qui observe t’on une relation davantage isométrique?

Answer 23

-Chez les mammifères placentaires (modernes)
-Les humains ont clairement une allométrie positive - à cause de la taille de leur cerveau - par rapport aux autres mammifères placentaires ou même aux autres primates

Question 24

Caractéristiques du néocortex:

Answer 24

-Néocortex: les six couches les plus superficielles du cortex des mammifères, seulement
-Le néocortex est une évolution récente du cerveau
-Il est impliqué dans les fonctions cognitives dites supérieures comme les perceptions sensorielles, les commandes motrices volontaires, le raisonnement spatial, la conscience ou le langage

Question 25

Quelle est la relation existante entre le volume du néocortex et le volume du reste du cerveau?

Answer 25

-Relation allométrique positive entre le volume du néocortex et le volume du reste du cerveau si on compare le cerveau humain à celui des autres mammifères
*On retrouve l’allométrie positive la plus prononcée pour le néocortex des humains

Question 26

Quelles parties du cerveau diffèrent entre le lémur, le macaque et le chimpanzé (trois primates)?

Answer 26

-Le néocortex semble d’épaisseur semblable, mais pas l’hippocampe, le thalamus et le cortex olfactif

Question 27

L’évolution du cerveau et de la cognition des humains, incluant les homidés - les humains ancestraux - est en continuation avec celle de qui?

Answer 27

Celle des primates non-homidés
Par exemple, les autres primates aussi possèdent un cerveau généralement plus gros par rapport à leur corps que les autres mammifères

Question 28

Différence entre figure log-log et autre:

Answer 28

-Dans log-log, une hauteur différente des droites signifie une différence d’allométrie (exemple avec vértébrés inf et sup)
-Dans autre, une allométrie positive correspond à une pente plus grande

Question 29

Évolution du cerveau humain et de la cognition selon l’archéologie:

Answer 29

-Il y a 5-8 millions d’années, l’évolution du grand singe et de l’hominidé divergent. La locomotion devient partiellement ou totalement bipède.
-Il y a 3-4 millions d’années apparait l’autralopithèques en Afrique de l’est et du sud.
-Puis il y a 2.5 millions d’années, apparait le premier membre du genre .”homo”, l’homo habilis. Son cerveau est environ 50% plus gros que celui de l’australopithèque
-Il y a 1.7 millions d’années, apparait l’homo erectus. Son cerveau est environ 33% plus gros que celui de l’homo habilis. Maitrise le feu, fait cuire ses aliments
-Il y a 600K-50K années, apparait l’home de Néandertal.
-Homo Sapiens (semblable à nous, apparu il y a environ 200K ans, en Afrique)

Question 30

Que désigne Homme de Cro-Magnon?

Answer 30

-Un ensemble de restes fossiles d’Homo Sapiens sur le site de l’abri de Cro-Magnon
-Mort il y a environ 28K
-Cro-Magnon 1 souffrait de neurofibromatose de type 1

Question 31

Qu’est ce que la neurofibromatose de type 1?

Answer 31

Maladie monogénique neurodéveloppementale, caractérise par des symptômes multisystémiques incluant une prédisposition à la formation de tumeurs (ayant causé la lésion sur le crâne de Cro-Magnon 1)

Question 32

Cette évolution rapide de l’ascendance des homo sapiens suggère que quelques gènes seulement sont responsables de la taille de notre cerveau.
Lesquels?

Answer 32

-La découverte récente des gènes comme la microcéphaline-1 (MCPH1) et la abnormal spindle-like, microcephaly-associated (ASPM) jouent un rôle important dans la croissance et la différentiation des neurones appuient cette thèse

Question 33

Que cause une mutation du gène MCPH1?

Answer 33

Une sévère réduction de la taille du cerveau, résultant en un cerveau de taille comparable à celui du chimpanzé. Et mène à une déficience mentale sévère
*La forme normale de ces gènes pourrait faire partie d’un mécanisme responsable de l’allométrie positive du cerveau chez les homidés et chez les homo sapiens en particulier
*Des observations d’une étude fournissent des preuves convaincantes que MCPH1 et ASPM ont été la cible d’une forte sélection positive au cours de l’évolution des primates, surtout celle qui mène à l’homme

Question 34

En plus d’évidences allométriques de l’évolution phylogénique de la complexité de la machinerie neurale, il y a des évidence venant de la diversité histologique du télencéphale dans différentes espèces:

Answer 34

-On voit que les mammifères possèdent une diversité histologique nettement plus importante que celle des autres branches
-Chez l’homme on a récemment dénombré plus de 5000 types de neurones

Question 35

Dans les années 1960, on s’est rendu compte que certaines associations étaient plus faciles à apprendre que d’autres. Donnez un exemple:

Answer 35

-Plus facile pour les rats d’apprendre à associer le goût du chlorure de lithium avec la nausée que d’apprendre à associer un voyant lumineux avec la nausée.
-Parce qu’ils ont des prédispositions pour ces associations qui sont supposément plus adaptatives étant donné leur environnement.
-Ce type de spécialisations dépend de ce que l’on appelle des modules neuraux fonctionnels.

Question 36

Surreprésentation de parties importantes du corps dans le cortex somatosensoriel et moteur chez les souris et les humains exemple:

Answer 36

-Des études ont démontré que les souris et les rats naviguent dans leur enviro nocturne avec le touché et qu’ils surreprésentent les sensations tactiles dans le cortex somato-sensoriel associé aux vibrisses
*Il s’agit d’un modèle neural fonctionnel
Il y a l’équivalent chez l’humain pour les doigts et les lèvres (Homoncule de Penfield)

Question 37

Relation entre volumes de l’hippocampe et du télencéphale chez une variété d’oiseaux:
Parlez moi du Cassenoix d’Amérique vs Geai à gorge blanche

Answer 37

-Cassenoix d’Amérique: Se nourrit surtout de noix de pin. Cueillies au Printemps et entreposées dans 25K à 30K cachettes pour le reste de l’année. Doit donc se fier à sa mémoire spatiale pour les retrouver et se nourrir, donc à son hippocampe

-Geai à gorge blanche: Mange des noix de pin mais aussi des insectes, des grenouilles, des souris…Donc alimentation plus diversifié que le geai à gorge blanche. Donc pas besoin de cacher sa nourriture. Moins dépendant de sa mémoire spatiale et ainsi de son hippocampe (alors + petit)

Question 38

Qu’est ce que l’hypothèse du ravitaillement?

Answer 38

Les primates aussi montrent des spécialisations pour l’apprentissage et la mémorisation
-L’hypothèse de ravitaillement veut que ce soit le besoin de trouver de la nourriture dispersée et périssable qui en soit la cause. N’affecterait pas que l’hippocampe mais aussi le néocortex
-Les primates qui mangent des fruits (singe-araignée - cerveau plus gros et complexe) vs ceux qui mangent des feuilles (singe hurleur)
Ont des corps environ de la même taille donc allométrie positive chez le singe-araignée

Question 39

L’hypothèse du ravitaillement se retrouve aussi chez les chauve-souris:

Answer 39

_les généralistes qui mangent des insectes qui sont faciles à trouver ont une allométrie négative car leur nourriture est + dispo donc demande - de ressources cognitives
-Ceux qui mangent des fruits, des fleurs ont une allométrie positive, car leur nourriture est moins dispo et donc demande plus de ressources cognitives

Question 40

À quel loi obéit le système numérique approximatif?

Answer 40

-Ce patron de temps de réponse obéit à la loi de Weber-Fechner, développé pour les sensations
-Cette loi dit qu’il est aussi facile de dire qu’un poids de 1 ks est plus petit d’un poids de 2 kg que de dire qu’un poids de 2 kg l’est d’un poids de 4 kg. C’est le rapport entre les deux quantités à comparer qui compte or 1/2 et égal à 2/4
*Plus la fraction se rapproche de 1, plus la discrimination est difficile et plus le temps de réponse augmente

Question 41

Cantlon et Bannon (2006) ont réalisé une expérience semblable (système numérique approximatif) mais chez les humain et les singes. Plutôt que des nombres représentés symboliquement, des nombres représentés par des disques. Quels sont les résultats?

Answer 41

-Les singes sont un peu plus lents que les humains mais les relations entre temps de réponse et fraction de Weber sont remarquablement semblables
-Les singes sont légèrement plus exacts que les humains mais encore une fois les relations entre les fractions de Weber et les pourcentages de réponses correctes sont remarquablement similaires.
-En fait, les résultats présentés sur cette diapo et la précédente suggèrent des différences dues à un compromis vitesse-exactitude

Question 42

Système numérique approximatif chez le bébé:

Answer 42

-Ont montré que les bébés de 6 mois préfèrent regarder une séquence qui varie (ex:8-16-8-16) qu’une séquence invariante (ex: 8-8-8-8)
*Plus le rapport diffère de 1, plus le temps de visionnement de la séquence variante est élevé dès 6 mois
-Suggère un système numérique approximatif dès 6 mois chez l’humain

Question 43

Région du cerveau sous-tendant le système numérique approximatif chez l’adulte et l’enfant.
Cantlon et al. (2006) ont testé des enfants de 4 ans et des adultes en IRMf.
Qu’ont ils observé?

Answer 43

-Région qui répondait davantage à un changement de nombre qu’à un changement de forme. Région responsable du système numérique approximatif
-Variante du paradigme d’adaptation. Avec un contraste. Si présente une image jugée comme étant identique de façon répétitive et qu’ensuite on change d’image, l’activité du cerveau va diminuer et ensuite augmenter à la présentation de la nouvelle image. Donc ne répond pas n’importe quel changement. Permet de mieux isoler changement de nombre, permet de savoir quelle région est responsable de ce changement d’activité.
*Région commune aux adultes et enfants: sillon intrapariétal droit

Question 44

Régions du cerveau sous-tendant le système numérique approximatif chez le macaque rhésus.
Devaient lâcher un levier quand échantillon et test étaient identiques, l’activité de neurones dans divers régions du cerveau était enregistrée en électrophysiologie unitaire.
Qu’ont ils observé?

Answer 44

-Un neurone qui répond au nombre 1 pendant la présentation de l’échantillon. Fixation pendant 500 ms, plus on est proche de 1, plus le neurone répond
-Un neurone qui répond au nombre 4 pendant la période de délai (1300-2300 ms)
-Surtout dans sillon intrapariétal et dans le cortex préfrontal