Développement du comportement - Cours 11 Flashcards
Quels sont les 3 types de premiers mouvements spécifiques neuronaux?
Miogénique
Neurogénique spontanée
Mouvements évoqués par stimulation sensorielle
Qu’est-ce que l’origine myogénique des premiers mouvements?
Activité spontanée des muscles:
- Drosophile: mouvements visibles avant que les neurones puissent avoir des potentiels d’actions.
- Mouvements toujours présents si on bloque les inputs synaptiques sur le muscles
Quelle est l’origine neurogénique spontanée?
Expérience 1 :
Activité spontanée des neurones moteurs:
- Préparation chez le poussin dans l’œuf (candeling)
- On observe les mouvements avant la naissance
- On enlève la partie dorsale de la moelle épinière aux niveau lombo-sacrés–> pas d’inputs sensoriels – Malgré cela, le poussin a toujours une activité des membres inférieurs
Expérience 2 :
Activité neuronale dans la moelle époinière génère des mouvements spontanés :
-Préparation isolée chez le poussin
-Enregistrement des racines motrices
-Bouffées d’activité alternées dans les motoneurones des extenseurs et des fléchisseurs
-Dépolarisation simultanée dans les deux groupes mais, les fléchisseurs reçoivent des inputs qui arrêtent leur bouffées quand les extenseurs ont leur activité maximale
-Si on enlève la partie dorsale de la moelle le pattern persiste
-Donc, il y a une connexion fonctionnelle entre les motoneurones et les muscles
-Celle-ci survient avant la maturation des cellules sensorielles
Que sont les mouvements évoqués par stimulation sensorielle ?
Certains comportements nécessitent les inputs sensoriels : réflexes
Poussin :
-Génère des patterns de mouvements spécifiques avant l’éclosion
-Ces mouvements sont utilisés pour permettre l’éclosion
-Si on place alors le poussin dans un oeuf de verre les mouvement reprennent
Qu’est-ce qui provoque ces mouvements :
-La position de la tête
-L’injection d’un anesthésique aux niveau des racines dorsales élimine le comportement
-Donc, les inputs des récepteurs sensoriels dans le cou sont essentiels pour le comportement et l’éclosion
Par quoi est caractérisé le développement de mouvements plus complexes?
- Apparition de l’inhibition
- Complexification des réseaux neuronaux impliqués :
- Ajout de neurones
- Ajout de dendrites et boutons
- Raffinement et potentialisation des connections
Quelles expériences (2) avons-nous fait pour comprendre l’apparition de l’inhibition?
1- Préparation chez les sangsue:
- Initialement, mouvements de flexion circonférentielle quand touché
- Aucun rôle fonctionnel
- Avec le développement, apparition de la flexion latérale locale quand touché
- Initialement, les connexions favorisent une activité simultanée et coordonné de tous les éléments du système.
- Par la suite, des composants inhibitrices (carrés verts) sont ajoutées et complexifient le comportement et le rendent plus adapté
- L’ injection de bicuculline amène le retour de la flexion circonférentielle, donc le nouveau comportement est causé par le GABA.
2- Préparation chez le rat :
- Induction de l’activité avec la sérotonine
- Initialement, l’activité dans les racines des deux côtés (L2 : tibial antérieur (TA)) ainsi qu’à divers niveaux (L2 vs L5 : gastrocnemius) est synchronisée
- Un délai entre l’activité des deux côtés apparaît au jour embryonnaire 18.5
- Le délai entre les niveaux L2 et L5 arrive par la suite, au jour embryonnaire 20.5
- Ces changements sont causé par les nouvelles influences inhibitrices (nouvelles connexions ou changements de l’effet du GABA et de la Glycine) sur le développement de patterns adaptés supportant la locomotion.
Quelles expériences avons-nous fait pour comprendre l’ajout de nouveaux neurones dans le réseau ?
Préparation chez la samandre:
- Initialement, mouvements de flexion de la tête suite à une stimulation
- Avec le développement, le mouvement s’étend au corps au complet
- Ensuite, les mouvements oscillatoires apparaissent
Réseau qui sous-tend le comportement :
- Information sensorielle monte rostralement
- Les interneurones communiquant l’information aux motoneurones du coté opposé sont localisés prêt de la tête
- Les connexions avec les motoneurones plus caudaux s’établissent progressivement
- L’activité motrice voyage rostro-caudalement, causant la contraction en C
- L’ajout d’un interneurone commissural excitateur peut produire l’altération des contractions d’un côté à l’autre et la nage
Quelles expériences avons-nous fait pour comprendre l’ajout de dendrites et boutons ?
Préparation chez le poisson zébré d.montre le même pattern d’évolution :
-Initialement, mouvement de flexion unilatéral
-Avec le temps, les mouvements oscillatoires apparaissent
-Le changement comportemental correspond à l’apparition de la branche descendante et la complexification des dendrites
Quelles expériences avons-nous fait pour comprendre le raffinement des connexions ?
Raffinement des projections corticospinales pendant le développement :
-Projections corticospinales de M1 chez un chat de 5 semaine sont diffuses et bilatérales
-Chez l’adulte, ces mêmes projections sont latéralisées et plus localisées
-Les potentiels faciliateurs causés par la stimulation corticale sont aussi plus localisés et beaucoup plus efficaces chez le chat adulte
Donc il y a un raffinement et une potentialisation des projections
Quels sont les facteurs qui influencent le développement?
- Rôle de l’activité
- Déterminants génétiques
- L’environnement
- Hormones
Est-ce que l’apparition de mouvements complexes (ex. nage) est influencée par la pratique ou l’expérience?
-Embryons de grenouilles élevés dans une solution anesthésiante
-Pas de mouvement pendant le développement et pas d’inputs sensoriels
-À la suite du lavage de la solution, les embryons nagent bien et le patron d’activité est essentiellement normal
Donc, le développement de la circuiterie de base qui sous-tend la nage est effectué sans activité motrice.
- Le développement des circuits de base serait d’avantage le résultat de signaux moléculaires orchestrés par la génétique.
- Le raffinement des circuits et du comportement par contre se ferait avec l’activité, et l’activité est déterminé par l’interaction avec l’environnement !!!!
Est-ce que des gènes spécifiques peuvent orchestrer la construction de circuits qui contrôlent les mouvements?
-Préparation chez l’embryon du poussin
-Échange l’emplacement de la moelle lombosacrée avec la moelle brachiale
-Le poussin bouge les jambes simultanément
-Échange l’emplacement de la moelle brachiale avec la moelle lombosacrée
-Le poussin bat les ailes avec un schéma alternatif droite/gauche
Donc peut importe sa localisation, le segment de la moelle développe un circuit supportant un comportement spécifique: donc, OUI, des des gènes spécifiques peuvent orchestrer la construction de circuits qui contrôlent les mouvements.
Quel est le rôle des gènes de la famille Hox?
-L’expression des gènes de la famille Hox est importante pour le développement du système nerveux
-Ces gènes sont de bons candidats pour la régulation des circuits moteurs dans plusieurs régions du système
-Exemple, la locomotion péristaltique de la drosophile au stade de larve
Comment pouvons nous constater l’influence de l’environnement sur le développement de comportements?
Chez le rat, certaines mères font un toilettage de leurs ratons beaucoup moins fréquemment
-Différence transférée aux ratons femelles : elles aussi font un toilettage peu fréquent
-Cependant, le comportement est réversible si on place le raton avec une mère qui fait un toilettage fréquent
-Lien important entre l’expérience pendant l’enfance et le comportement adulte
Quels sont les mécanismes épigénétiques impliqués dans l’influence de l’environnement sur le développement de comportements?
-Le toilettage augmente la relâche de sérotonine
-La sérotonine augmente l’activité de l’histone acétylase
-L’acétylase est responsable de la démethylation du promoteur des récepteurs de l’estrogène
-Méthylation du promoteur diminue l’expression du gène
-L’administration de la Trichostatine A (TSA), un inhibiteur de l’histone déacetylase peut favoriser la démethylation du gène et les comportements associés au toilettage fréquent
Quelles sont les méthodes utilisées pour l’étude du développement de l’audition chez l’homme?
Pour déterminer la sensibilité auditive d’un nourrisson :
-Utilisation d’un son qui occasionne une réaction de surprise
-Enregistre le mouvement de tête
-Peut entraîner l’enfant à réagir en lui présentant une photo d’un objet qu’il aime comme récompense lors d’un mouvement dans le bonne direction
Comment se fait le développement de la capacité de détection de la forme temporelle d’un son?
Dans certaines syllabes il y a une pause silencieuse
Les enfants performent moins bien que les adultes pour percevoir la pause et ce, même à l’âge de 12 mois
La performances s’améliorèrent jusqu’à l’âge de 5 ans
Comment se fait le développement de la capacité de détection de l’amplitude d’un son?
Capacité essentielle pour le language
Les gerbilles adultes perforées mieux que celles à P30 ou à P40
Cette capacité chez l’homme évolue pendant les 10 premières années
Ceci pourrait déprendre :
-De la durée des potentiels synaptiques (plus longues durées chez les jeunes animaux). Ceci limiterait la capacité de traitement rapide des inputs
-Ou encore de la capacité à générer des bouffées de potentiels d’actions à de hautes fréquences chez les jeunes animaux
Comment se fait le développement de la capacité de localisation d’un son?
Chez l’adulte :
-Un son d’environ 1ms peut être détecté
-La réponse est initiée autour de 500ms après le stimulus
-Elle est complétée en moins d’une seconde
Chez le nouveau né :
-Pour être détecté un son doit avoir une durée d’au moins 1 seconde
-La réponse est invitée après plus de 4 secondes de délai
-Elle est complétée en plus de 9 secondes
Les nouveaux nés ont un faible niveau de performance dans une tâche de localisation d’un son
Le stimulus doit être présenté très longtemps pour évoquer une réponse appropriée
Quels sont les changements anatomiques au cours du développement de l’audition chez l’homme?
La myélinisation du cortex auditif continue pendant plus de 10 ans : comme le développement des capacités de détection des changements d’amplitude
Quelles sont les bases biologiques qui expliquent la capacité de localisation d’un son chez le chat?
Enregistrement de neurones dans le cullicule supérieur (CS) et dans le cortex associatif :
- À 3 semaines, les neurones répondent à des sons provenant de n’importe où et à des stimuli tactiles sur le corps au complet
- À 6 semaines, les champs récepteurs auditifs et somatosensoriels sont beaucoup plus raffinés
-Les champs récepteurs atteignent leur maturité à 16 semaines dans le CS et seulement après 20 semaines dans le cortex associatif
Qu’est-ce qui occasionne les changements dans le cortex auditif?
-Supporté par des changements au niveau de l’oreille externe et dans le système nerveux central
-Les changements au niveau de l’oreille externe améliore le raffinement du champs récepteur
-Cependant la maturation dans le système nerveux central supporte l’organisation topographique des divers champs récepteurs
Quel est le développement de l’acuité visuelle?
Le nouveau né voit mais a probablement une vision floue
-Mesure l’acuité à l’aide de stimuli de barres verticales alternée blanc et noir
-Capacité à différencier le nombre de barres par degré du champs visuel
-1 degré correspond approximativement à la largeur du pouce à la distance du bras
-Les adultes peuvent distinguer jusqu’à 30 barres par degré
-Les bébés n’en distingue qu’une seule
Qu’est-ce qui est responsable du niveau d’acuité visuelle pendant le développement?
-Chez le primate, la rétine du nouveau né est immature
-Les photorécepteurs sont courts et larges
-Donc, ils absorbent moins de lumière et la lumière d’une plus grande partie du champs visuel affecte chaque récepteur
-Acuité théorique peut être estimée grâce à l’anatomie des cônes
-On voit que la performance est beaucoup plus faible que ce que pourrait prédire l’anatomie de la rétine
-Avant 8 semaines le facteur limitant semble être la maturation du cortex visuel primaire (V1)
-Après 8 semaines l’acuité dépasse la performance moyenne des neurones de V1, suggérant que d’autres régions du cortex visuel sont impliquées
Qu’est-ce que le développement de la perception de la profondeur?
-Intégration de l’information des deux yeux pour percevoir la profondeur
-Test de la falaise
-Si l’enfant ne s’arrête pas, c’est que sa perception de la profondeur est faible
-Émergence du comportement adapté entre 3 et 6 mois d’âge
Qu’est-ce qui supporte l’apparition de la capacité à percevoir la profondeur?
-Raffinement de la résolution de l’information rétine?
-Les changements de performance au test de profondeur se produisent abruptement alors que l’acuité s’améliorèrent progressivement
-Émergence de neurones sensibles à la disparité des images provenant des deux rétines
-Ces neurones pourraient être responsable de la perception de la profondeur
Quels sont les changements anatomiques au cours du développement de la vision chez l’homme?
-Changements d’expression des sous-unités alpha du récepteur GABA-A jusqu’à l’âge de 10 ans dans le cortex visuel
-Augmentation de l’expression du alpha1 et diminution du alpha2
-Récepteurs GABA-A avec la sous-unité alpha1 peuvent produire des courants postsynaptiques inhibiteurs plus rapides
Quelles sont les différences hormonales entre homme et femme?
-Contrôle hormonal est supporté par la différenciation des gonades
-Chez le rat, si on traite une femelle à la testostérone ou si on caste un mâle rapidement après la naissance, ils ne produiront pas les comportement d’accouplement normaux
-La testostérone est transformée en 5a-dihydrotestosterone (DHT) par la 5a-reductase
-Les mâles avec une 5a-reductase anormale développent des organes génitaux femelles
-Les individus affectés s’identifiènt d’avantage aux mâles qu’aux femelles à partir de la puberté
-Ainsi, le DHT serait impliqué dans la différentiation des organes génitaux mais pas dans l’identification de l’identité sexuelle
Quelles sont les différences anatomiques entre les mâles et les femelles (dimorphisme sexuel)?
1- L’hypothalamus est impliqué dans des comportements spécifiques au sexe de l’individu :
-Le noyau dimorphique sexuel de la région préoptique (DSN-POA) est 6 fois plus large chez le mâle que la femelle
-Le volume du DSN-POA peut être augmenté en traitant les femelles avec de la testostérone au jour post-natal 4
-Il peut perte diminué en castrant les mâles au jour post-natal 1
-Exemple de dimorphisme sexuel secondaire i.e. créé par l’environnement hormonal
2- Le noyau accumbens (NAc) est impliqué dans le système de récompense, plaisir, agressivité, peur, dépendance
-Les femelles sont plus sensibles aux psychostimulants
-Elles développent des comportements de dépendance plus rapidement
-La densité dendritique et la largeur des dendrites du NAc sont plus importantes chez la ratte
Quelles sont les différences anatomique entre les mâles et les femelles chez les oiseaux?
-Les Canaries et les pinsons zébrés apprennent de nombreuses phrases et chansons
-Les femelles ont typiquement un langage beaucoup plus simple
-Chez les mâles, le High Vocal Center (HVc) et le Robust nucleus of the Archistriatum (RA), deux noyaux impliqués dans l’apprentissage et la production de la vocalisation, sont beaucoup plus volumineux que chez la femelle
-Les neurones dans le RA des mâles ont une complexité dendritique beaucoup plus développée
-Les noyaux HVc et RA de femelles traitées aux extradions ont des volumes similaires aux mâles et développent des répertoires de chants aussi complexes que les mâles
Comment avons-nous compris qu’il y avait un certain contrôle génétique des comportements sexuels chez les oiseaux?
-Un pinson avec un côté masculin et un côté féminin
-Expression du chromosome W seulement d’un côté
-Gonade femelle d’un côté et mâle de l’autre
-Le cerveau a donc été exposé aux hormones des deux sexes pendant le développement
-Malgré cela, le noyau HVc est 82% plus gros du côté maculin
-Donc le volume du HVc est influencé par des facteurs qui ne sont pas hormonaux
Comment avons-nous compris qu’il y avait un certain contrôle génétique des comportements sexuels chez les souris?
Des neurones “sexués” avant même le développement des gonades :
-Extraction de tissu provenant du diencéphale de souris à l’âge E14 = avant changements hormonaux détectables
-Le tissu provenant de la femelle produit 2 à 3 fois plus de neurones exprimant la prolactine que le tissu provenant du mâle
-Donc, la différenciation des neurones est influencée par des facteurs autres qu’hormonaux
Qu’est-ce que l’imprinting génétique?
Effets du imprinting génétique :
-Si les deux allèles sont normaux et que le paternel est imprinted, le phénotype est normal
-Si une mutation survient sur l’allèle paternel, le phénotype reste normal
-Par contre, une mutation sur l’allèle maternel amène à un phénotype anormal
Au jour embryogénique 15, l’expression de gènes maternels est beaucoup plus élevé
À l’âge adulte, les gènes paternels sont plus exprimés dans l’aire préoptique et le cortex préfrontal médial
L’influence de la mère est prédominante pendant le développement du cerveau
Par contre, chez l’adulte, l’influence du père est prédominante
Donnez un exemple d’imprinting génétique
Les syndromes de Prader-Willi et de Angelman
-Délétion de la copie paternelle : Prader-Willi - Problèmes moteur, de langage et retard développemental, gain de poids excessif
-Délétion de la copie maternelle : Angelman - Retard mental sévère, expression contente, non-verbal
Comment se fait le développement de l’apprentissage par association négative (aversion)?
À la naissance, l’apprentissage par aversion est beaucoup moins efficace :
-Lorsqu’un stimulus conditionnant est associé à un stimulus sensoriel négatif, l’association potentialise la réponse
-Les jeunes rats ont plus de difficultés à apprendre une association entre un stimulus auditif et sensoriel lorsque le délai entre les deux est plus long
-Par contre, l’apprentissage d’autres associations peut se faire à la naissance ou est plus rapide chez les nouveaux nés (ex. odeur associée avec douleur dans le système digestif)
-Donc, ce n’est pas que l’apprentissage est faible chez les jeunes animaux
-Les mécanismes d’apprentissage aux divers âges favorisent l’acquisition de certains comportements
Comment se fait le développement de la mémorisation de formes associées à une récompense?
-Chez le primate, une tâche de type “delayed nonmatch” peut être utilisée pour évaluer le développement de la mémoire
-On voit que la performance s’améliore avec l’âge
-La performance des jeunes animaux pourraient perte expliquée par la faible activité corticale évoquée par les inputs visuels dans les régions corticales impliquées dans cette forme d’apprentissage
-Une progression similaire de la performance est observable chez l’homme : Les enfants de 3 ans prennent 10x plus de temps à apprendre la tâche que les adultes
Comment se fait le développement de l’apprentissage par la pratique?
-Pour les déplacements, les enfants apprennent aussi à juger la difficulté associée à divers surfaces par la pratique
-Initialement, l’enfant tente l’approche de surfaces inclinées dans environ 70% des cas
-Il apprend la difficulté reliée à l’inclinaison de la surface et devient plus prudent avec le temps
-Par contre, le processus est à recommencer lorsque l’enfant passe de la marche à 4 pattes à la marche bipède (faible transfert des acquis)
Qu’est-ce qui prouve et implique les différentes capacités d’apprentissage à différents âges pour le language?
-Au niveau auditif, pour évaluer l’apprentissage percepteur on peut utiliser une tâche lors de laquelle on change le délai entre deux stimuli
-Les adultes s’améliorent avec la pratique mais les adolescents empirent
Il est possible que les mécanismes d’apprentissage chez le jeune favorise d’autres comportements :
-Les pré-adolescents peuvent apprendre deux tâches consécutives sans interférence (i.e. apprentissage de la deuxième tâche n’affecte pas la performance de la première)
-Les acquis sont utilisés pour favoriser le comportement chez l’adulte (i.e. les rats exposés à une tâche lorsqu’ils étaient juvéniles performant mieux que les sujets naïfs)
Quelle est une structure essentielle pour l’apprentissage pendant la période critique chez le pinson?
La structure Lateral Magnocellular nucleus of the Anterior Neostriatum (LMAN ou IMAN) envoie des projections au RA dans le cerveau du pinson zébré
Une lésion de LMAN pendant la période critique d’apprentissage des chants affecte cet apprentissage et le chant adulte de l’oiseau
La même lésion après la période critique n’affecte pas la production de chant adulte de l’oiseau
Le volume de LMAN et le nombre des ses projections au RA diminuent après la période critique
Ceci supporte que LMAN n’est pas impliqué dans la production du chant adulte mais dans l’apprentissage pendant la période critique
Quelle structure est impliqué dans l’apprentissage chez le pinson (autre que IMAN) et quel sont ses mécanismes?
Récepteur NMDA :
-Quantité de NMDA dans le IMAN diminue après la période critique
-Si on injecte du AP5, un antagoniste du NMDA, les jours où le juvénile est exposé au tuteur, son niveau de performance devient très faible
-NMDA est impliqué dans la génération de potentialisation à ling terme (LTP) et de l’apprentissage dans IMAN
