La plasticité cérébrale et Nudoetal - Cours 11 Flashcards
Quels sont les caractéristiques des changements anatomiques chez l’humain?
Complexification initiale
Maximale dans les deux premières années de vie
Raffinement avec l’apprentissage
Diminution lente avec l’âge
Expliquez la complexification initale
Dès la naissance, les neurones dans le cortex montrent une structure relativement simple. Cependant, il existe une explosion de la formation des connexions synaptiques durant les deux premières années de vie.
Période critique de développement cérébral où le cerveau est très plastique et réagit fortement aux stimulations de l’environnement.
Expliquez le changement anatomique maximal dans les deux premières années de vie
On observe un réseau dendritique de plus en plus dense entre la naissance et l’âge de 2 ans.
Expliquez le raffinement avec l’apprentissage
Après cette phase d’exubérance synaptique, il y a un processus de “pruning” ou élagage synaptique. Ce processus élimine les connexions inutilisées ou inefficaces et renforce les synapses les plus utilisées. Ce raffinement est essentiel pour optimiser l’efficacité du réseau neuronal, en particulier durant les phases d’apprentissage actif dans l’enfance.
Expliquez la diminution lente avec l’âge
Avec l’âge, notamment après l’adolescence, le nombre total de synapses diminue lentement. Cela reflète une perte progressive de plasticité. Ce phénomène est lié à une détérioration des performances cognitives et motrices, en particulier dans la vieillesse.
Définissez la période critique
Le moment durant lequel un comportement donné manifeste une sensibilité particulière à des influences environnementales spécifiques qui lui sont indispensables pour se développer normalement.
C’est un moment où le cerveau est particulièrement malléable et où les expériences externes façonnent les structures et fonctions neuronales de manière durable.
Expliquez l’organisation de base et l’empreinte génétique de la période critique
- L’organisation de base souvent présente sans intervention (empreinte génétique).
- L’environnement joue un rôle crucial en raffermissant ou en remodelant ces réseaux neuronaux. Par exemple, dans le système visuel, une exposition à des stimuli visuels dans la petite enfance est essentielle pour un développement normal des circuits visuels (raffinement des connexions).
- Ceci résulte en une modification (souvent une augmentation de la complexité) du comportement (ex. amélioration du contrôle moteur, nouvelles phrases possibles dans le chant des oiseaux, etc.)
Donnez un exemple d’empreinte génétique
- Même sans apprentissage social ou environnemental, certains comportements sont génétiquement programmés. Cela signifie que l’individu possède une “organisation de base” présente dès la naissance.
- Par exemple, un canari élevé en isolation depuis sa naissance est tout de même capable de produire des phrases (ici 4 phrases)
- Les phrases du canari en isolation sont similaires aux phrases produites par des canaris élevés en colonies. Cela montre que, bien que l’environnement puisse affiner ces comportements, leur structure fondamentale est génétique.
Comment se fait le développement du langage chez le canari?
- Les jeunes canaris élevés dans un environnement social riche (en colonie) développent un répertoire complexe de phrases, ici illustré par cinq phrases distinctes.
- Cela montre l’impact de l’apprentissage social sur l’enrichissement des capacités vocales.
- Avant d’atteindre la maturité sexuelle, les jeunes canaris écoutent attentivement les chants des mâles adultes, appelés tuteurs.
- Pendant cette période critique, ils adaptent et modifient leurs propres phrases pour imiter celles de leurs tuteurs. Les spectrogrammes à droite montrent comment un jeune canari ajuste son chant après avoir entendu un tuteur.
- Les animaux élevés en colonie ont ainsi un répertoire de phrases beaucoup plus développé que les animaux isolés.
- Une fois l’animal adulte, son répertoire vocal se stabilise, marquant la fin de la période critique pour l’apprentissage vocal.
- Après cette période, l’animal ne peut plus ajouter de nouvelles phrases à son répertoire, se limitant à ce qu’il a acquis pendant sa jeunesse.
Comment se fait le développement du langage chez l’humain?
- Le développement du langage ne dépend pas uniquement de la parole, mais aussi de l’expérience de communication reçue, quelle que soit la modalité utilisée (orale ou gestuelle).
- Par exemple, les bébés sourds élevés par des parents sourds utilisant le langage des signes montrent une activité manuelle importante reliée à la production des signes, une forme de babillage.
- Ce babillage manuel reflète une exploration des bases du langage gestuel, tout comme le babillage vocal chez les bébés entendants.
- Chez les bébés sourds, on observe une augmentation significative de l’activité manuelle liée à la production des signes, particulièrement après 11 mois, tandis que cette activité reste stable chez les bébés entendants.
Quelle est l’organisation de l’activité neuronale dans le cortex visuel?
- L’expérience consiste à mesurer l’activité des neurones du cortex
visuel en réponse à des stimulations visuelles, soit par l’œil contralatéral, soit par l’œil ipsilatéral. - Chez le chat adulte normal, les classes de neurones se répartissent selon leur réponse aux stimulations des yeux:
Classe 1 et 7: Les neurones répondent uniquement à l’œil contralatéral ou ipsilatéral, respectivement.
Classe 4: La majorité des neurones répondent de manière équilibrée à la stimulation des deux yeux, reflétant une intégration binoculaire.
Aucun neurone ne correspond à la catégorie “00” (aucune réponse aux stimulations visuelles).
Quel est l’effet d’occlusion précoce d’un oeil?
- La paupière de l’œil contralatéral est suturée à la naissance, empêchant tout stimulus visuel, et reste fermée jusqu’à l’âge de 2,5 mois. Cette période correspond à une phase critique du développement visuel.
- Les enregistrements neuronaux sont réalisés à 38 mois, après une réouverture des paupières.
- Seulement des neurones répondants aux stimulations de l’œil ipsilatéral (7) et ne répondant pas aux stimulations visuelles (00) furent trouvés.
- Une privation de 26 mois chez l’adulte entraine une diminution de l’activité dans le cortex mais n’a pas d’impact sur la dominance oculaire.
- Donc, l’expérience visuelle pendant une période critique (avant l’âge d’un an) détermine la connectivité du cortex visuel avec les yeux et l’établissement des colonnes de dominances.
Expliquez ce qu’est la période critique pour le développement des colonnes de dominance
- L’occlusion est efficace seulement si elle est effectuée pendant les trois premiers mois de la vie, tel que démontré.
- Pendant cette période, une occlusion de 3 ou de 6 jours cause des changements importants.
- Dans le graphique à gauche, une privation monoculaire de seulement 3 jours déplace fortement la dominance oculaire vers l’œil ipsilatéral (classe 7).
- Dans le graphique à droite, une occlusion plus longue (6 jours) accentue encore cette dominance, réduisant presque totalement les réponses corticales liées à l’œil contralatéral (classes 1 à 4).
- Ces résultats confirment que la durée et le moment de la privation visuelle influencent considérablement le développement des colonnes.
Expliquez l’interaction compétitive pour les représentation corticales
- Chez le rat, différentes régions corticales sont responsables de la représentation sensorielle des vibrisses (moustaches) et bras.
- Les projections de la représentation des vibrisses activent un contrôle GABAergique local
- Cette inhibition locale participe à la définition de l’étendue de la représentation physiologique du bras. Cette inhibition maintient une organisation spatiale fonctionnelle, empêchant une région de “déborder” sur une autre.
- Si on injecte un antagoniste du récepteur GABA dans la représentation du bras (comme la bicuculline), ceci bloque l’inhibition GABAergique locale de la représentation du bras qui envahit alors la représentation des vibrisses.
- Donc une réorganisation du réseau d’inhibition locale peut expliquer la réorganisation des représentations corticales et les changements des réponses neuronales
- Une réorganisation du réseau d’inhibition, par exemple à la suite d’une lésion ou d’une privation sensorielle, peut entraîner des changements dans les représentations corticales.
Expliquez l’interaction compétitive pour l’organisation anatomique
- Lorsqu’un œil est brièvement occlus pendant la période critique, l’œil ouvert voit une augmentation de la complexité des ramifications dendritiques.
- Par contraste, les neurones associés à l’œil occlus montrent une réduction des ramifications dendritiques, témoignant d’une perte d’activité.
- Donc des changements anatomiques sous-tendent aussi la diminution des réponses de l’œil privé
Quel est le postulat de Hebb?
Lorsqu’un axone de la cellule A est suffisamment proche pour exciter la cellule B et participe de manière répétée ou persistante à son activation, un processus de croissance ou un changement métabolique se produit dans l’une ou les deux cellules, de sorte que l’efficacité de A, en tant que cellule activant B, est augmentée.
Comment reviennent les sensations suite à la régénération des nerfs périphériques
- Initialement, il y a un retour de la sensibilité générale à la pression et au toucher, sans capacité de localisation précise (sensibilité protopathique)
Protopathique: Se dit de la sensibilité cutanée déclenchée par une stimulation forte (température et douleur en particulier) - Les fonctions épicritiques prennent plus longtemps à revenir (toucher léger, température, résolution spatiale, etc.)
Quels sont les mécanismes biologiques pour la régénération des nerfs périphériques?
- Après une lésion nerveuse, les macrophages jouent un rôle clé en éliminant les débris du segment distal, y compris la myéline et les fragments d’axone dégénérés.
- Il y a prolifération des cellules de Schwann dans la région lésée.
- Les cellules de Schwann augmentent les molécules d’adhésion cellulaire (N-CAM, L1, N-cadhérine) et des neurotrophines (BDNF).
- L’axone produit des molécules d’adhérence complémentaires et le neurone remet en marche des gènes impliqués dans la croissance des axones pendant le développement (ex. GAP-43).
Quelles sont les caractéristiques aidant la régénération des nerfs périphériques?
- L’entrainement (par exemple, l’utilisation d’un tapis roulant) peut favoriser la croissance nerveuse à travers un greffon et augmenter la récupération fonctionnelle.
- Lorsqu’un nerf est sectionné, la continuité structurelle est totalement interrompue. Les cellules de Schwann doivent former un tube guide pour permettre au cône de croissance d’atteindre sa cible.
- Si le nerf est écrasé plutôt que sectionné, la récupération est meilleure (maintien de la cible?)
Comment se fait le rétablissement des connexions synaptiques?
- Lorsque les fibres musculaires sont dénervées, les sites des synapses restent intacts pendant plusieurs semaines.
- Cela permet aux axones régénérés de retrouver leurs cibles plus facilement une fois la régénération amorcée.
- La dénervation entraîne une augmentation des neurotrophines à la jonctions neuromusculaire dénervée (NGF et le BDNF).
- La réinnervation n’est pas nécessairement parfaite et comporte des imprécisions.
- L’activité fonctionnelle est nécessaire pour éliminer l’innervation polyneuronale et ainsi affiner les connexions dans un processus similaire à celui observé pendant le développement.
