Les ganglions de la base - Cours 5 Flashcards
Que sont les ganglions de la base ?
Un ensemble de noyaux « sous-corticaux »
Quelles sont les entrées des ganglions de la base?
Striatum (STR)
– Putamen (PUT) (dorsal)
– Noyau caudé (CN) (dorsal)
– Nucleus accumbens (ventral)
Quelles sont les sorties des ganglions de la base?
Pallidum (PAL)
– Globus pallidus, segment externe (GPe) et interne (GPi)
– Substance noire, pars reticulata (SNr)
Quelles sont les autres parties des ganglions de la base?
– Noyaux sous-thalamique (STN)
– Substance noire, pars compacta (SNc)
Quels sont les deux types des afférences des ganglions de la base?
Excitatrices (glutamate)
Modulation (dopamine)
Expliquez les deux types d’afférentes des ganglions de la base
– Excitatrices (glutamate)
* Projections du cortex cérébral vers le striatum (putamen et noyau caudé)
– Modulation (dopamine)
* Projections du substance noire pars compacta vers le striatum
Quelles sont les deux sorties des ganglions de la base?
-Vers le cortex
-Vers le colliculus supérieur
Expliquez la sortie vers le cortex
Putamen projette vers le pallidum
Pallidum projette vers le thalamus
Thalamus projette vers le cortex
Expliquez la sortie vers le colliculus supérieur
Noyau caudé projette vers la substance noire pars reticulata
Substance noire pars reticulata projette vers le colliculus supérieur
Comment qualifions nous les entrées des boucles avec le cortex ?
- Entrées convergentes
– Cortex: ~16 billion neurones
– Striatum: ~110 millions
– Globus pallidus: 500,000
– métaphore de l’entonnoir
Que sont les boucles avec le cortex?
- Boucles fermées
– Chaque partie du cortex moteur projette vers un partie du striatum, pallidum, et thalamus, qui projette vers la même partie du cortex - Une organisation topographique, parallèle
Comment qualifions nous les sorties des boucles avec le cortex ?
- Sorties divergentes
– Chaque cellule thalamique qui reçoit axons de GPi projette aux grand partie du cortex
Quelles sont les 4 boucles différentes avec le cortex?
Moteur
Oculomoteur
Executive/associative (cognitive)
Emotion/motivation (limbique)
Expliquez la boucle moteur (cortex, striatum, pallidum, substance nigra, thalamus)
Cortex : M1, SMA, PMC, CMA (gyrus précentral)
Striatum : Putamen
Pallidum/substance nigra : Territoire moteur (Surtout globus palidus interne)
Thalamus : Vlo, VLm, VApc
Expliquez la boucle exécutive/associative (cortex, striatum, pallidum, substance nigra, thalamus)
Cortex : DLPFC, LOFC (partie rostrale du cerveau)
Striatum : Noyau caudé
Pallidum/substance nigra : Territoire associatif (Substance nigra pars reticulata (complètement), globus palidus interne)
Thalamus : VApx, VAmc, VLcr, MDpl
Expliquez la boucle oculomoteur (cortex, striatum, pallidum, substance nigra, thalamus)
Cortex : FEF, SEF (dans le gyrus précentral)
Striatum : Noyaux caudé
Pallidum/substance nigra : Territoire oculomoteur (Surtout substance nigra pars)
Thalamus : MDpl, VLcr, VApc
Expliquez la boucle émotion/motivation (cortex, striatum, pallidum, substance nigra, thalamus)
Cortex : ACA, MOFC (suivant les ventricules latéraux)
Striatum : Striatum ventral
Pallidum/substance nigra : Territoire limbique (Surtout le globus palidus interne)
Thalamus : VAmc, VLm, MD
Quelles sont les trois voies du circuit principal des ganglions de la base?
Voie directe
Voie indirect
Voie hyperdirecte
Quel est le chemin de la voie directe?
– Excitation du putamen
– Inhibition du GPi
– Inhibition du thalamus
– Résultat: Excitation du cortex
Que sont les circuits internes?
- Les entrées corticaux arrive dans le striatum (putamen et noyau caudé) sur les neurones « épineux moyennes » :
– Inhibitrices (GABAergiques)
– Projettent vers le pallidum - Putamen → globus pallidus
- Noyau caudé → substance noire pars reticulata, et aussi le globus pallidus
- Donc, un signal du cortex va
diminuer l’activité dans le
globus pallidus
Quel est le chemin de la voie indirecte?
– Excitation du putamen
– Inhibition du GPe
– Inhibition du GPi
– Inhibition du thalamus
– Résultat: Inhibition du cortex
Expliquez la voie directe
- Au repos, les neurones du globus pallidus, segment interne (GPi) sont très actives de façon tonique
– Donc, il inhibe les activités thalamique et corticaux - Pendant le mouvement, les neurones striataux dans la voie directe sont activées, et inhibe l’activité du globus pallidus
– Donc, les activités thalamique
et corticaux sont désinhibées
– « libération » du mouvement
Quel est le chemin de la voie hyperdirecte?
– Excitation du STN
– Excitation du GPi
– Inhibition du thalamus
– Résultat: Inhibition du cortex
Expliquez la voie indirecte
- Au repos, les neurones du globus pallidus, segment interne (GPi) sont très actives de façon tonique
– Donc, il inhibe les activités thalamique et corticaux - Les neurones striataux dans la voie indirecte inhibe le GPe, qui désinhibe le GPi
– Donc, les activités thalamique et corticaux sont plus inhibées
– « arrêt » du mouvement
– Un autre projection, à travers le noyau sous-thalamique, augmente encore l’activité GPi
Expliquez la voie hyper-directe
- Au repos, les neurones du globus pallidus, segment interne (GPi) sont très actives de façon tonique
– Donc, il inhibe les activités thalamique et corticaux - Les neurones corticaux excite le noyaux sous-thalamique, qui excite le GPi
– Encore plus d’inhibition des activités thalamique et corticaux
Quelles sont les entrées excitatrices des neurones épinées moyennes ?
Projections du cortex et thalamus
Quels sont les deux types de MSNs?
- Avec des récepteurs D1 : Voie directe
- Avec des récepteurs D2 : Voie indirecte
Quelles sont les entrées inhibitrices des neurones épinées moyennes ?
Interneurones striataux
Quelles neurones composent 90% des neurones du striatum?
Les neurones épinées moyennes (MSNs)
Quelles sont les modulations des neurones épinées moyennes ?
– Projections dopaminergiques de la substance noire pars compacta vers les épines
* D1: Augmenté par dopamine
* D2: Diminué par dopamine
– Projections cholinergiques des interneurones dans le striatum vers le corps cellulaire
* Augmente l’activité
Qu’est-ce que l’hyperkinésie?
– Trop d’activité motrice
– Mouvements involontaires
– Maladie du Huntington
– Dystonie
– Syndrome de Tourette
Qu’est-ce que l’hypokinésie?
– Réduction d’activité motrice
– Difficulté avec l’initiation de mouvements
– Maladie du Parkinson
– Dépression
Expliquez la modulation des voies par la dopamine
- La libération de dopamine augmente l’activité de la voie directe, via les récepteurs D1
- La libération de dopamine diminue l’activité de la voie indirecte via les récepteurs D2
Par quoi est causé la maladie du Parkinson?
- Dégénération des cellules dopaminergiques du substance noire pars compacta
- Perte de la modulation du striatum
Expliquez ce qu’est la maladie du Huntington
- Dégénération des neurones épines moyennes dans le striatum
– Sans inhibition de striatum, le GPe est plus actif, et inhibe le GPi et le STN
– Le GPi est moins actif, donc le thalamus est désinhibée
– Résultat: Trop d’activité motrice « hyperkinésie » - Cause génétique
- Incurable
- Dégénérescence progressive qui se termine par la mort dans autour 10 ans
Quels sont les symptômes de la maladie du Parkinson?
– Tremblement de repos
– Hypokinésie (akinésie, bradykinésie)
– Rigidité
– Difficulté de l’initialisation du mouvements volontaires
* Mais pas les mouvements reflexes
Comment peut-on réduire ou traiter la maladie du Parkinson?
1- Remplacement de dopamine
* Levodopa (L-DOPA)
– un précurseur de dopamine
2- Stimulation cérébrale profonde (Deep Brain Stimulation, DBS)
* Électrodes sont implantées dans le noyau sous-thalamique, ou le globus pallidus interne
* Néanmoins, il y a quelques effets secondaires :
– impulsivité
– hyperactivité
Que se passe-t-il lors de la maladie du Parkinson (par rapport aux ganglions de la base)?
- L’activité dans le GPe diminue
- L’activité dans le STN est plus éclatant
- L’activité tonique dans le GPi et SNr est aussi plus éclatant
- Hypokinésie, tremblement
- Tremblement, difficulté avec les mouvements volontaires
- Néanmoins, certains types de comportement sont normales
Quelle théorie explique que l’on fait une sélection d’une action parmi d’autres?
- Théorie : Les ganglions de la base sont impliqués dans la sélection des actions parmi toutes les actions disponibles à la fois
– Métaphore d’un barrage
– Hypokinésie/Parkinson: déficit de sélection – tous les actions sont libérées au même temps (Jonathan Mink 1996)
Quel mécanisme est proposé pour expliquer la sélection d’une action parmi d’autres?
– Le noyau sous-thalamique projette diffusés sur GPi, supprimant toutes les actions au niveau du thalamus
– Le voie directe désinhibe une action spécifique
Que fait l’inactivation de GPi?
- L’inactivation d’activité dans le GPi n’affecte pas la sélection des actions
- Le plus grand effet est sur le vigueur (vitesse et amplitude) du mouvement
Expliquez pourquoi l’on que l’activité dans le pallidum est trop tard?
Dans une tâche d’atteinte volontaire simple, les changements d’activité dans le GPe et GPi se produisent à peu près en même temps que l’activité musculaire
- Un décision dynamique
– Le singe doit choisir la cible qui reçoit le plus de jetons, mais peut deviner à tout moment
– Le processus de délibération se produit dans le cortex
– Les cellules du GPe et GPi ne répondent qu’une fois la délibération corticale est terminé
Qu’est-ce que la Loi d’Effet?
- Le rat explore son environnement
- Découvre les effets de ses actions
– Touche un levier - Si la lumière est bleue – un morceau de nourriture apparaît
- Si la lumière est rouge – un choc électrique est donné
Quelle expérience peut-on faire pour expliquer la motivation et vigueur ?
- Stimulation optogénétique dans le striatum
– Soit les neurones épines moyennes sur la voie directe (dMSN), soit les neurones sur la voie indirecte (iMSN)
– Résultat: Augmentation de la vitesse du mouvement après stimulation de dMSN, ou réduction de la vitesse après stimulation de iMSN
Comment se fait la prédiction de la récompense?
- Les neurones dopaminergiques dans la substance noire pars compacta apprennent une prédiction de la récompense
– Si une récompense est donnée, le neurone décharge
– Un stimulus conditionnel (SC) qui prévoit la récompense est présenté, le neurone décharge après le SC, mais pas après la récompense
– Si le SC est présenté mais la récompense est absente, le neurone diminue son activité - Ces neurones représentent une erreur de prédiction de la récompense
– Important pour l’apprentissage
Quel est le mécanisme proposé pour expliquer l’apprentissage par renforcement?
– Si un animal reçoit une récompense inattendue alors qu’il accomplit une action particulière dans un contexte particulier, la dopamine renforcera la voie directe correspondant à cette action
– Par conséquent, cette action sera effectuée plus souvent et plus vigoureusement la prochaine fois que l’animal sera dans le même contexte
