Mardi 6 mars 2018 à 16:46

Vue, ouïe, toucher...

     Nous avons donc vu que le gyrus fusiforme et surtout l’aire occipitale des visages contribuaient principalement à la reconnaissance des visages. Ils effectuent une reconnaissance faciale selon des critères précis.
    Si on rend plus difficile la recherche de ces critères, on aura davantage de difficultés à différencier deux visages : on peut s’en rendre compte en examinant ces deux visages à l’endroit et à l’envers. Dans le bon sens on s’aperçoit immédiatement qu’ils sont différents; vus à l’envers c’est plus difficile (voir photos ci-dessous)
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/visagesendroit-copie-1.jpg
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/visagesenvers.jpg












   Les neurobiologistes ont étudié la reconnaissance des visages grâce à des essais sur des singes au moyen d’IRM mais aussi d’électrodes implantées.
    On savait que les centres primaires d’interprétation de la vison réalisaient sur les neurones de ces centres une image correspondant à ce que voyait la rétine, en conservant les angles et les distances, et il en est donc ainsi pour les visages.
    A partir de cette image, les centres de reconnaissance des visages vont cataloguer un certain nombre de paramètres, angles, distances, couleur, texture de la peau etc. ceci pour divers organes : yeux, nez , bouche, front, menton, cheveux…
    Les chercheurs ont montré qu’il suffisait d’une cinquantaine de paramètres pour définir de façon satisfaisante un visage. ils ont déterminé les zones du gyrus fusiforme qui codaient ces paramètres et ont présenté aux singes des photos de visages humains inconnus et ont relevé les informations en provenance du cerveau des animaux, qu’ils ont traitées par un logiciel spécifique. Ils ont ensuite comparé l’image résultant du traitement des données des cerveaux aux images initiales des visages : la correspondance était presque parfaite. (voir ci-dessous) :
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/cerveaulucie3.png
    On considère donc que les centres de reconnaissance des visages vont cataloguer environ 200 paramètres, ce qui ne mobilise qu’un nombre restreint de neurones. Chaque ensemble de paramètres, qui correspond à un visage est ensuite mémorisé.paramètres,
   
    Les chercheurs ont essayé d’analyser les zones du gyrus fusiforme qui codaient ces paramètres; ils ont remarqué que ces zones étaient organisées comme les visages observés, les paramètres concernant la bouche près de ceux concernant le nez, les yeux, le front et les cheveux au dessus, le menton en dessous etc.
    C’est en quelque sorte une « image mentale » du visage. Par analogie avec le rétinotope, qui est l’image mentale dans les centres d’interprétation de la vue, des signaux de la rétine, on appelle cette image mentale du visage représentée par ses paramètres, le « faciotope ».

    Sur l’homme on ne peut mener que des études à l’aide d'IRM, qui ne peut enregistrer que le fonctionnement d’un nombre important de neurones. C’est la raison pour laquelle des études ont été menées sur des animaux, notamment des singes.
    On s’est aperçu d’une part que les animaux avaient des images mentales des autres animaux qu’ils rencontraient dans la nature, en tant que proie, mais surtout en tant que danger pour eux mêmes. D’autre part les singes qui ont  une vie sociale importante, non seulement identifient tous les visages du groupe, mais savent distinguer sur ceux-ci la tristesse, la colère, la peur et donc certaines émotions.
    Chez l’homme cette faculté est encore plus importante, en raison du développement plus important du cerveau émotionnel et surtout du cortex préfrontal.

    Toutefois nos connaissances sur la reconnaissance des visages chez l’homme est encore à ses débuts. Si on a avancé dans la connaissance du code du faciotope, on est encore loin de connaître comment le cerveau l’interprète, comment d’une part il reconnait sur un visage, le sexe de la personne, son ethnie ou son âge, et d’autre part comment il décode les émotions transmises par les traits du visage, qui sont interprétées par les centres de l’hémisphère droit.

Vendredi 2 mars 2018 à 16:46

Vue, ouïe, toucher...

     Le cerveau de l’homme, comme celui de la plupart des mammifères est particulièrement doué pour reconnaître des visages.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/visagesendroit.jpg   
Certes quelques personnes ont une anomalie cérébrale qui inhibe cette qualité, et au contraire d’autres sont particulièrement doués, reconnaissant une personne bien qu’elle ne l’ait pas vue depuis de nombreuses années.
    Mais en moyenne nous avons une capacité importante dans ce domaine : il ne faut qu’un dixième de seconde pour reconnaître le visage d’une personne qui nous est familière, en moins d’une seconde nous savons que les deux visages de la photo ci-contre ne représentent pas la même personne, nous pouvons reconnaître une personne au milieu d’une foule, nous reconnaissons une personne dont nous avons vu une photo ou une vidéo (cette faculté est utilisée par la police), et nous savons si nous avons déjà vu une personne , même si nous ne nous rappelons pas où et quel est son identité.
    Cette faculté pourtant notable a jusqu’à présent assez peu intéressé les neurophysiologistes, mais des études ont néanmoins été menées dans ce domaine, et ont notoirement avancé en 2017.

    Je vais y consacrer deux articles, celui-ci indiquant quels sont les centres du cerveau qui contrôlent cette action et dans un prochain mail, je donnerai des indications sur le processus qu’ils utilisent.


    Dans le cerveau humain, comme le montre le schéma ci-dessous,  deux centres contribuent principalement à la reconnaissance des visages et d’autres centres participent à cette action au plan mémorisation, émotions et sentiments et contacts sociaux.
    Les deux principaux centres sont le gyrus fusiforme (FFA sur le schéma en anglais à l’origine : fusiform face area) et l’aire occipitale des visages (OCA occipital face area).
http://lancien.cowblog.fr/images/cerveauvisages.jpg
    Le gyrus fusiforme gauche, qui fait partie du système d’interprétation visuelle, a un rôle complexe : à la naissance il est principalement orienté vers la reconnaissance sommaire des visage notamment celui de sa mère, puis de sa famille. Puis il apprend à reconnaître l’environnement, puis les objets et enfin la forme des lettres et des mots, comme le montre la figure ci-dessous.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/zonemots.jpg http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/formelettrescopie2.jpg    Et lorsque l’enfant apprend à lire et à écrire une chose extraordinaire se produit : une partie de la zone destinée à la reconnaissance des visage et des animaux se transforme en une zone de reconnaissance des lettres et des mots écrits (en rouge sur le schéma).
     Pour pouvoir identifier des visages ou des objets vus sous divers angles, ces centres ont l'habitude de considérer que deux images symétriques "en miroir" correspondent à un même objet. Par exemple sur l'image ci contre le vélo et le triangle.
    Il y a donc un petit problème, car ce n'est pas vrai pour les lettres (b et d) et les mots (loup et quoi), par exemple.
    ll faut donc que l'enfant inhibe la réaction automatique de ces centres pour leur faire acquérir l'apprentissage de reconnaissance des lettres.
    Son cerveau frontal apprend à envoyer un signal qui bloque la fonction de miroir quand il décide de vouloir lire !
    Et il est possible que chez les enfants dyslexiques, qui ont du mal à différencier les lettres symétriques, cette fonction de blocage soit partiellement déficiente.


    L’aire occipitale des visages va reprendre le message de l’aire fusiforme, qui n’était pas assez précis et va le détailler afin de détailler les caractéristiques de l’image du visage , afin de pouvoir le reconnaître et le mémoriser. J’expliquerai dans le prochain article comment cette aire fonctionne. à la lumière d’études récentes de 2017.

    Une troisième aire, le sillon temporal supérieur (STS qui n’est plus dans le lobe occipital comme les deux autres),  est un centre qui intervient dans les relations sociales, pour identifier nos interlocuteur. Dans l’hémisphère gauche, il va identifier voix et visages en séparant familiers, connus et inconnus, et dans l’hémisphère droit il va reconnaître les émotions de la voix et du visage.

    Par ailleurs d’autres centres du cerveau , qui ne sont pas spécialisés dans le traitement des visages interviennent aussi :
    - l’amygdale qui intervient dans nos émotions et notamment la peur, la colère, le stress…
    - Le striatum est impliqué dans les comportements d’acceptation ou de rejets et il peut donc contribuer à associer des jugements sur la personne à son visage.
    - le précunéus, le cortex paracingulaire antérieur qui fait partie du cerveau émotionnel, sous le cortex frontal, et l’insula qui ont des rôles importants en matière de conscience et de conscience de soi, et dans la différenciation entre soi et les autres dans les rapports sociaux. Il est probable qu’ils facilitent la reconnaissance, la mémorisation et le souvenir de visage de personnes que nous connaissons.

    On ne connaissait pas la manière dont l’aire occipitale des visage travaillait et on a longtemps cru que quelques neurones étaient associés au visage de chaque personne connue (« le neurone de grand-mère »); en fait ce n’est pas exact, les neurones de cette aire effectuant une reconnaissance faciale de chaque visage selon des critères précis que nous examinerons dans le prochain article. C’est ce qu’ont démontré diverses études, dont certaines très récentes dont les résultats sont parus à l’été 2017.

Mercredi 12 novembre 2014 à 8:19

Vue, ouïe, toucher...

  Hier je vous ai donné une idée du fonctionnement du système qui interprète ce que détecte notre nez, au plan des odeurs.
    Aujourd’hui nous allons essayer de détailler un peu ce que fait le cerveau

    J’ai montré hier que l’aire primaire de l’odorat était le bulbe olfactif, où se trouvaient les axones provenant des neurones de l’odorat de la muqueuse nasale, rassemblés en glomérules où se trouvent les synapses avec d’une part les cellules « mitrales » et d’autre part les « neurones inhibiteurs », constituant l’aire primaire d’interprétation.
    Nous allons voir son fonctionnement dans deux cas précis : identifier des odeurs voisines ou différentes, et réagir à des concentrations très différentes de parfum.

    Mais avant je vais vous expliquer comment un centre de recherche de Bâle est arrivé à ces conclusions.
    Les chercheurs ne pouvaient évidemment pas faire intrusion dans le cerveau humain vivant. Ils ont expérimenté sur des « poissons zèbres », dont le bulbe olfactif ressemble à celui de l’homme.
    Le schéma ci dessous montre la connexion ultrasimplifié des neurones et des cellules mitrales.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/bulbeolfactif.jpg
    Ils y ont injecté des colorants fluorescents, qui s’illuminent dès que du calcium entre dans les terminaisons neuronales et donc qu’un influx nerveux est formé.
    Ils ont alors mis le bulbe olfactif du poisson sous un microscope pour observer quels étaient les cellules mitrales activées en fonction de divers produits injectés dans le système olfactif du poisson (voir schéma ci dessous).
    Avant et après la stimulation olfactive, qui dure environ trois secondes, le laser du microscope sonde les cellules mitroles du bulbe olfactif et enregistre leur activité. Le microscope ocquiert de nombreuses images, de sorte que l'on peut suivre la variation d'activité neuronale en fonction du temps.
    On constate que les cellules mitrales donnent une première détection brute, que l’on appellera précoce, puis on constate un ou plusieurs basculement, qui fournit un second diagnostic.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/essaiolfactif.jpg
    Identification des odeurs et de la composition d’un mélange :
    Les schémas ci dessous sont purement explicatifs. Dans la réalité le nombre de cellules mitrales en cause est beaucoup plus important.
    On a injecté un mélange de deux produits ayant des odeurs très voisines, ceci dans des proportions diverses : schéma de gauche.
    Sur celui de droite on a, au contraire, des produits d’odeurs nettement différentes.
    Dans le cas de produits d’odeurs voisines, la première réaction neuronale est identique quelle que soit la concentration réciproque : c’et l’odeur qui est identifiée.
    Mais la réaction secondaire (tardive), est différente à partir d’une certaine concentration : on identifie le produit principal.
    Dans le cas de produits d’odeurs différentes, le signal change en fonction des concentrations dès la détection précoce et même plusieurs fois en fonction de la concentration relative. Dans la détection tardive, il en est de même mais pour des concentrations différentes, de telle sorte que la combinaison des deux détections affine la mesure de concentration.
    On comprend donc que pour un produit unique l’oeeur pluisse changer selon la concentration.
    La détection précoce correspond à un signal corrélé de l’ensemble des cellules mitrales.
    Dans la détection tardive qui intervient au bout d’une seconde environ, c’est un signal décorrélé, les neurones inhibiteurs ayant modifié les réponses de la population de cellules mitrales.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/cellulesmitrales.jpg

    Le passage d’un signal à l’autre en fonction de la concntration relative, est brutal, comme s’il s’agissait d’un interrupteur.
    Dans le cas de produits d’odeurs voisines, on ne sent qu’une seule des odeurs en fonction de la concentration respective des produits.
    Dans le cas de produits d’odeurs très différentes, on peut sentir trois, quatre, voire plus d’odeurs, correspondant, aux extrémités à lodeur de l’un des deux produits, et entre à des odeurs correspondant à des mélanges de concentration données, comme s’il s’agissait d’un produit différent.
    Finalement seules les deux odeurs extrêmes correspondent vraiment au produit. Celles intermédiaires sont des construction du cerveau
    Au fond les odeurs sont, comme les couleurs, des constructions cérébrales, en quelque sorte des « odeurs virtuelles », et elles résultent, comme pour la vision, d’un "codage populationnel", et non de celui de neurones individuels..

    C’est nous, qui, comme pour les couleurs, les associons à des objets, à des noms. Nous les associons à l’environnement, à nos actions, à nos émotions.
Ce sont de petits centres à la limite du cortex préfrontal (cortex pyriforme et cortex entorhinal, qui sont dans la zone du cortex « orbitaire », tout en bas du cortex préfrontal), et du cerveau émotionnel, qui font ces associations en jouant le rôle de centres d’interprétation secondaires. Il sont en relation avec l’ensemble du cerveau, mais notamment l’hippocampe qui contrôle la mémoire, le thalamus qui contrôle nos autres sensations et les lie entre elles, et l’hypothalamus siège de nos pulsions, les centres amygdaliens qui gèrent la peur, la colère et le stress et l’insula, centre important dans nos relations sociales.
    Dans ces centres on constate une dissymétrie entre les deux hémisphères, notamment dans le cortex orbitaire. Par exemple, si un stimulus plaisant et un stimulus déplaisant sont utilisés, le stimulus agréable induit un signal d’activation dans la partie antérieure et médiane de ce cortex, dans l’hémisphère droit, alors qu’un stimulus désagréable active une zone plus latérale du même cortex, cette fois dans l’hémisphère gauche.
    Une odeur est donc facilement associée à un environnement géographique, chronologique et émotionnel.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/cerveau-copie-1.jpg


Mardi 11 novembre 2014 à 8:52

Vue, ouïe, toucher...

  Certain(e)s de mes correspondant(e)s m’avaient demandé de faire des articles sur nos cinq sens et la façon dont le cerveau décodait l’information.
    J’ai déjà fait des articles sur le traitement des signaux de la vue, provenant de la rétine (24 au 27 septembre), et de ceux du toucher et de la kinesthésie (17 et 18 octobre).
    Je vais essayer de faire un article sur l’odorat. Les principaux renseignement proviennent d’une étude de l’équipe de Reiner Friederich de l’Institut Friedrich à Bâle. Les schémas sont empruntés à des cours de biologie.

    On connaît très mal comment notre cerveau interprète les odeurs, car, en fait il crée un code « d’odeurs virtuelles » et contrairement à ce que l’on trouve souvent dans la littérature, ancienne ou journalistique, il n’y a pas des neurones « sensibles à un produit chimique particulier », et un neurone par produit détecté. C'est plus compliqué.
    On peut faire des constatations bizarres : par exemple alors que l’odeur de rose est composé de beaucoup d’éléments, différents (plus de 500), selon les roses, nous penserons automatiquement sentir une rose, si on nous fait sentir un produit le géraniol.
    A l’inverse un même produit cétone, (le mercapto-méthyl-pentanone) donne au vin une odeur de cassis, mais si on le respire à forte concentration, il sent l’urine de chat !!
    Nous allons essayer de résumer le mécanisme de l’interprétation des odeurs.
    Evidemment au départ, il faut que l’odeur pénètre dans le nez, et que donc des molécules chimiques flottent dans l’air et soit aspirées. Il faut donc au départ que le produit soit volatil.
    Mais il faut qu’il parvienne aux neurones présents dans nos narines et pour cela il faut que le produit chimique puisse se dissoudre dans la membrane de cils olfactifs, et donc qu’il soit soluble dans l’eau et dans les graisses (les lipides).

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/s1291i1.png
    Que se passe t’il dans le nez ?
    Dans la partie haute du nez se trouve la « muqueuse nasale », qui est en permanence recouverte par un liquide « le mucus olfactif », qui a pour but d’humidifier la muqueuse tout en la protégeant des agressions chimiques ou microbiennes. Les molécules odorantes qui parviennent jusque dans le mucus sont mises en contact avec une grande diversité de molécules biologiques, qui facilitent leur dissolution et leur acheminement vers des « cils olfactifs » et se fixent sur leur extrémité. Ces cils sont reliés à des neurones.
    Dans la membrane des neurones se trouvent des récepteurs (des protéines), qui captent la molécule odorante et des canaux à ion Calcium s’ouvrent alors, donnant lieu, comme dans tous les neurones, à la création d’une dépolarisation et donc à l'émission d’un influx nerveux qui se propage dans l’axone. On connait plusieurs centaines de protéines réceptrices différentes, sensibles à plusieurs produits différents selon les protéines. Chaque neurone ne contient qu’un seul type de récepteur.
    La lame osseuse qui se trouve derrière la muqueuse nasale, est percée de trous, qui laissent passer les différents axones.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/bulbeolfactive.png
    Que se passe t’il derrière cet os dans le cerveau ?
    On trouve derrière l’os un centre de la partie inférieure du cerveau appelé le « bulbe olfactif »
    Dans ce bulbe, les axones des neurones commencent par se rassembler dans de nombreux petits amas sphériques appelés les « glomérules » qui contiennent des synapses avec d’autres neurones appelées « cellules mitrales » (car elles ont la forme d’une mitre »
    Ce sont eux qui constituent l’aire primaire olfactive et vont interpréter les signaux des odeurs. Mais d’autres neurones les aident, ce sont les « interneurones inhibiteurs », en aval des cellules mitrales et qui, à partir de signaux initiaux et de signaux en retour, vont moduler le signal en pratiquant des corrélations et décorrélations, que j’expliquerai demain.

    Trois caractéristiques des neurones olfactifs :
     Il y a environ 50 millions de neurones olfactifs dans lle nez, et ils regroupent leux axones dans quelques milliers de glomérules.
    Une caractéristique très importante de ces neurones est qu’ils se régénèrent au cours de la vie, alors que ce n’est pas le cas pour les neurones des autres centres (sauf peut être en faible quantité pour ceux de l’hippocampe).
    Le sens de l’odorat est le premier à se mettre en place in utero (15 semaines environ de gestation).
    Une deuxième caractéristique est que le signal olfactif ne passe pas comme celui des autres sens par le thalamus avant d’aller vers les centres d’interprétation; il va directement des neurones du nez au bulbe olfactif. Ce n’est qu’ensuite que le signal en provenance du bulbe va cheminer vers le Thalamus, l’Hypothalamus, l’Hippocampe, et  et  des centres particulier du cortex , qui sont à la limite du cortex préfrontal et du cerveau émotionnel. (cortex pyriforme et cortex entorhinal)

    Troisième caractéristique : les odeurs sont plus facilement mémorisées que les autres sensations, et elles sont très influencées par les émotions, car liées au système émotionnel, et également aux circonstances dans lesquelles elles ont été perçues, notamment pour la première fois (ou la première fois liée à une émotion (un exemple caractéristique est l’odeur de médicaments ou de l’hôpital).

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/cerveau.jpg

    Demain j’expliquerai davantage le rôle du bulbe olfactif et celui des autres centres, dans l’interprétation des odeutrs et notamment de leur intensité et de leur nature ou qualité).

Dimanche 9 novembre 2014 à 7:58

Vue, ouïe, toucher...

http://lancien.cowblog.fr/images/Images2-1/images-copie-21.jpg

      Dans les articles que j’ai faits sur l’interprétation de la vision par le cerveau, je n’ai pas parlé d’une étude très récente de l’équipe de Carole Peryrin, du laboratoire de neurocognition de Grenoble, avec la collaboration de l’hôpital parisien Rothschild, qui reçoit des patients atteints de lésions cérébrales occipitales entraînant des anomalies de la vison, et notamment des lésions d’un seul hémisphère qui ne devraient , en principe occasionner que des anomalies de la vison du coté opposé (les nerfs optiques se croisant dans le chiasma optique, de telle sorte que le cerveau gauche interprète ce que voit l’œil droit et vice-versa..
    On pensait jusqu’à présent que l’interprétation visuelle au niveau des aires I et II était symétrique et donc que les défaut de vison d’un œil n’altéraient que la scène vue par cet œil et non l’interprétation globale de la vision.
    Mais il semble que la réalité soit différente.

    Déjà, des études sur animaux avaient montré que certaines cellules rétiniennes sont spécialisées dans la perception des formes globales d’une scène, et d'autres dans la perception des détails, mais que toutes ces informations sont ensuite transmises aux deux hémisphères cérébraux, et on pensait qu'elles y subissaient le même traitement.
    L’examen de personnes présentant des lésions dans un hémisphère semblaient contredire cet idée.
    Les chercheurs ont demandé à une vingtaine de personnes saines, tandis qu’on examinait en IRM leur cortex visuel,  d’examiner des images, préalablement traitées : certaines ne présentaient que les grandes formes d'une scène visuelle : parties claires ou sombres, les grandes lignes, les différents plans et leurs orientations, alors que, dans d’autres, les grandes formes étaient atténuées et les détails intensifiés.
    Carole Peyrin a montré que les images globales excitent nettement plus les aires visuelles primaires de I'hémisphère droit, (donc vues par l’’œil gauche, et les images détaillées celles de l'hémisphère gauche (vues par l’œil droit).

    C’est important sur le plan thérapeutique, car jusqu’à présent les techniques de rééducation étaient les mêmes pour les deux yeux, alors qu’il faudrait peut être les différencier.
    La lecture de cette étude m’a amusée, car j’avais une tante qui était peintre et, quand elle faisait un tableau, elle fermait alternativement l’œil gauche puis l’œil droit, et l’on se moquait d’elle.
    Elle nous disait que c’était pour voir l’ensemble, puis les détails; nous ne la croyions pas et nous nous moquions d’elle. Nous avions tort, cette étude en donne la preuve. Excusez nous, ma tante, vous n’êtes malheureusement plus là pour me lire.

Samedi 8 novembre 2014 à 9:08

Vue, ouïe, toucher...

http://lancien.cowblog.fr/images/Images2-1/enfantLunettes.jpg

    J’ai fait fin septembre des articles sur le mécanisme d’interprétation de la vision.
    Une correspondante me demande si je peux dire comment se développe la vision chez le jeune enfant.

    J’ai été chercher dans mes archives et je vais vous résumer un article sur ce sujet, de madame Chokron, , directrice de recherche au CNRS.

    A la naissance, l’enfant ne voit pas encore de façon claire et parfaitement fonctionnelle, mais il n’est pas aveugle. Sa vision n’aura ses performances définitives que vers 10 à 12 ans. Il n’a, à la naissance, ni l’acuité, ni le champ visuel que nous avons, et il ne vait pas de la même façon que nous, d’autant plus qu’il n’a pas la même taille.
    A la naissance le champ visuel du bébé est très réduit : à l’horizontale, 60 degrés de chaque coté, contre 90 pour l’adulte et surtout dans le plan vertical, 10 degrés vers le haut et vers le bas, contre 60 pour l’adulte.
    Par ailleurs, à la naissance l’acuité n’est que de 1/20ème au lieu de 10/10ème pour l’adulte et donc la vision est très faible.
    Par ailleurs l’accommodation n’est pas encore performante et l’enfant ne voit pas de loin.
    Un bébé ne peut donc voir et suivre du regard un objet qui se déplace, que s’il est à faible distance (de 20 à 50 cm) et se déplace lentement. Il peut voir un objet de 1cm, bien contrasté à 50 cm de distance.
    Quand on teste la vision du bébé en lui présentant deux images d’un visage, l’une recomposée aléatoirement avec des morceaux de visage, l’autre avec un visage entier, il préfère cette dernière image, preuve que le système de reconnaissance des visage à l’arrière gauche du cerveau est déjà actif. Il va très vite reconnaitre le visage de sa mère.
    A quatre mois l’essentiel de la vision devient possible, mais la maturation de tout le système visuel, notamment de l’interprétation par le cerveau, ne se fera que peu à peu, notamment entre un et 5 ans, en fonction des expériences faites par le bébé. (par exemple de déplacement). Le cortex visuel primaire notamment est très immature à la naissance et il va augmenter de volume et les liaisons entre neurones vont se perfectionner jusqu’à 10 ou 12 ans, gra^ce à l’apprentissage.
    Certes le développement de ce système est génétiquement programmé, mais il dépend essentiellement des « essais » faits par l’enfant qui conditionnent l’apprentissage.
    Il existe une période critique de développement qui commence entre 4 et 6 mois et est maximale vers 18 mois, puis décroit jusque vers six ans. Des expériences sur des rats ont montré que empêcher de voir l’animal (par un  obstacle devant les yeux, pendant la période critique (évidemment beaucoup plus courte chez le rat), le rend définitivement aveugle, par non apprentissage des aires cérébrales.
    Le bébé nait donc avec un équipement visuel qui a un fort potentiel et un système cérébral ayant un certain câblage initial, mais l’ensemble ne se développera normalement que par l’emploi et l’apprentissage progressifs. Il faut donc surveiller le processus et détecter les anomalies (par exemple strabisme), le plus tôt possible, pour les corriger, le plus souvent aussi par apprentissage.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/ilcerveau.jpg    La vision, ce n’est pas en effet seulement détecter et suivre du regard des objets. C’est aussi se repérer dans l'espace, orienter son attention visuelle en déplaçant son regard, choisir l'information visuelle à traiter, donner un sens aux stimulus, même
ambigus, apprendre à reconnaître les visages et les lieux familiers ou encore ajuster son
comportement à ce que l'on voit pour réaliser des tâches précises. De multiples processus
cognitifs sont impliqués et ces compétences mettent en jeu l'ensemble des régions cérébrales, bien au-delà des aires visuelles.
    Bien que l'acuité visuelle ait atteint son maximum entre quatre et six ans, il serait dangereux de penser que l'enfant est alors capable d'utiliser ses compétences visuelles comme le fait un adulte : les jeunes enfants ne peuvent être livrés à eux-mêmes pour traverser la rue, se repérer dans des endroits complexes, ou faire seuls de la patinette ou du vélo.
    Même à l'âge adulte, on ne cesse d'apprendre à voir, et, même sans trouble visuel, on ne sait voir que ce que l'on a appris à voir. Le système visuel a une grande plasticité et il va spécialiser certains neurones pour des tâches particulière.
    Ainsi j’ai une fille qui a fait des études artistiques, et elle voir des formes et des nuances de couleurs, que moi je ne discerne pas, parce que je n’ai pas appris à le faire et que je n’ai donc pas créé, grâce à l’apprentissage, le « matériel neuronal » pour le faire.

Samedi 18 octobre 2014 à 7:57

Vue, ouïe, toucher...

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/cortexmoteurannote.jpg

Nous avons vu hier les diverses zones du cortex pariétal, concernant la commande des mouvements, le toucher et la kinesthésie.
    Je vais parler de ces deux dernières zones.


    Si nous examinons de façon plus détaillée le cortex sensoriel , les divers centres qui le composent correspondent aux diverses parties du corps. (voir le deuxième schéma)
    Mais toutes ne sont pas représentées de la même façon: la place consacrée à la représentation du visage, par exemple, est plus importante que celle des jambes, ce qui donne l'image d'un homme déformé, (la grosseur de ses partie ayant été représentée proportionnellement à l’importance des centres nerveux correspondants.). Les neurologues le nomment "homonculus" (3ème schéma).

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/homoncule.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/toucher.jpg
 


















   Comme dans le cas de la vision, « l’image spatiale » de la sensation à la surface de la peau est retransmise à des neurones spécifiques, car il y a connexion d’une ensemble de détecteurs sensoriel à un endroit donné, via toujours les mêmes fibres nerveuses et les mêmes relais dans le thalamus, à toujours les mêmes neurones, qui reçoivent donc la sensation à cet endroit précis.

    L’organisation détaillée du cortex sensoriel présente une certaine analogie avec le cortex visuel : Il existe un cortex primaire, qui analyse les informations brutes et notamment celles du toucher. Certains de ses centres traitent plutôt les informations de pression, d’autres les informations tactiles des doigts et permettent l’analyse des textures et des formes. Les information de pression, tactiles, de température, sont analysées par des neurones différents et une zone particulière traite en suite de la synthèse des sensations complexes.
    Ce cortex primaire est également organisé en colonnes.

    Ensuite un cortex secondaire effectue des synthèse au niveau de tout le corps, et intègre des information du schéma corporel. Il a de nombreuses liaisons avec le cerveau émotionnel et le cortex frontal.
    Enfin le cortex pariétal postérieur, appelé aussi le cortex sensoriel associatif permet d’avoir une image mentale de notre corps, mais aussi une imùage mentale des objets que nous touchons. Le cortex pariétal postérieur permet d’acquérir une connaissance consciente de notre corps ou de ses parties dans l’espace, au repos ou en mouvement.

    Le « schéma corporel » est l’ensemble des perceptions de notre corps, presque totalement inconscientes, et qui permettent à notre cerveau , d’une part de percevoir l’environnement par notre toucher, et d’autre part de coordonner mos muscles et l’action de nos membres (en liaison avec la vue de l’environnement et le toucher).
     A ce titre le schéma corporel est stable et automatisé, non contradictoire, mais en perpétuel changement chaque fois que notre corps bouge dans l’espace.
    Le schéma corporel  a donc pour fonction de rendre possible la réussite des actions les plus simples qui nous permettent d'agir dans notre environnement quotidien. Il joue un rôle essentiel, puisqu'il sert à naviguer dans l'espace, à marcher ou à courir sans trébucher ni se cogner contre les objets environnants, à localiser des cibles mouvantes dans l'espace et à les suivre à la trace, à percevoir la profondeur, la distance, ou encore à lancer ou attraper une balle.    
    Il est inconscient et préorganisé, c’est à dire qu’il a des logiques préexistantes du fait de la constitution de notre corps et l’image que nous nous faisons de nous-même repose sur un ensemble de représentations qui peuvent entrer en conflit, et il en découle parfois des illusions amusantes.
        Les positions relatives des doigts sont ainsi préalablement fixées pour que le schéma corporel puisse fonctionner. C'est la raison pour laquelle vous aurez l'impression qu'un objet touché par deux doigts croisés se dédouble.
        Vous pouvez le vérifier en posant le majeur et l'index de votre main droite sur votre nez, après les avoir croisés. Dans le schéma corporel, le majeur est supposé se trouver à gauche de l'index (si vous regardez la paume de la main droite). Mais l'information tactile causée par le contact du nez et des doigts croisés contredit ce schéma : si l'on suppose qu'un seul objet est la source de ces informations reçues par les doigts croisés, cet objet doit se trouver à droite de l'index, et à gauche du majeur - ce qui est évidemment impossible si le majeur est toujours à gauche de l'index. Pour résoudre cette incohérence, notre cerveau suppose à tort que deux objets (deux nez) sont présents, ce qui explique l'illusion.
    La connexion étroite entre les centres d’interprétation du schéma corporel et les centres moteurs permet de manipuler les objets

Nota : j'ai oublié de préciser sur les schémas, que je n'ai représenté que l'hémisphère gauche du cerveau, qui est lié au coté droit du corps; l'hémisphère droit est en tous points symétrique et s'occupe du coté gauche du corps. Ils sont liés entre eux, par un faisceau nerveux qui s'appelle le "corps calleux".

Vendredi 17 octobre 2014 à 8:48

Vue, ouïe, toucher...

  Vous m’avez demandé d’essayer de vous exposer comment notre cerveau interprétait les informations de nos cinq sens. J’ ai tenté l’expérience pour notre vision (articles des 23, 24, 26 et 27 septembre 2014).
    Je vais essayer de continuer en parlant du toucher dans les articles suivants.


   
    Avant de parler du toucher, il faut d’abord voir quels sont les nerf présents sur la peau; le schéma ci-dessous le résume.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/schemadesrecepteurspeau.jpg

    Juste sous l’épiderme, très près de la surface du derme, des récepteurs qui sont sensibles aux très faible pressions et un simple effleurement déclenche un influx nerveux.
Ce sont les véritables récepteurs du toucher. Ils sont aussi sensibles aux vibrations.
    Plus bas dans le derme, des récepteurs sensibles aux très fortes pressions; ils détectent des appuis très forts et des chocs.
    Mais une pression trop forte pourrait détruire les tissus si une alerte ne nous faisait pas retirer le membre. Il y a donc, très près de la surface également, des terminaisons libres, qui sont les récepteurs de la douleur (mais il y a des récepteurs analogues dans les muscles, les viscères, les tissus vasculaires et articulaires). J’ai décrit le cheminement des informations de la douleur dans mes articles des 10, 11 et 16 octobre 2012.
    Ces « nocirécepteurs » de douleur peuvent être activés par toutes sortes de stimuli qui peuvent potentiellement altérer les tissus, et pas seulement des stimulations mécaniques comme les pinçures, les piqûres ou les morsures. Des températures extrêmes, des chocs électriques, un manque d’oxygène ou encore des expositions à des substances toxiques peuvent également les activer. Si certains nocicepteurs sont plus sensibles à un type de stimulus qu'à un autre, la plupart sont toutefois polymodaux, c'est-à-dire qu'ils peuvent répondre à plus d'un type de stimulus.
    Par ailleurs se trouvent également dans le derme, des récepteurs de la chaleur, sensible aux élévations de température.
    Enfin, pour être complet, un nerf se trouve à la racine du poil et en détecte les mouvements. C’est un complément des récepteurs du toucher.
    La densité de tous ces récepteurs varie beaucoup d'un territoire à l'autre. Le visage et les extrémités sont très richement innervées : il y a 2500 récepteurs par cm2 rien qu'au niveau de la pulpe des doigts.

    Nous pouvons détailler un peu les cellules du toucher qui comprennent principalement :
    - les cellules de Merkel, qui répondent à de faibles pressions localisées. Cette réponse est maintenue tout le long du stimulus ce qui permet à ces cellules de distinguer deux points en relief proches. Ce sont ces cellules qui permettent àaux doigts d’un aveugle de lire l’écriture Braille.
    - les corpuscules de Meissner sont situés immédiatement sous l'épiderme et particulièrement représentés sur la face palmaire des doigts.. Ils répondraient surtout aux frôlements et sont particulièrement sensibles à la vitesse du stimulus. Cette caractéristique explique que nous n'avons plus conscience de la présence de nos vêtements quelques minutes après les avoir mis.
    - les corpuscules de Ruffini , situés dans le derme et les articulations, qui sont des récepteurs sensibles aux vibrations et à l'étirement de la peau et des tendons.
    - les corpuscules de Pacini, qui sont des mécanorécepteurs présents dans le derme profond et l'hypoderme, sensibles uniquement aux variations rapides d'intensité de déformation.
    - les bulbes de Krause qui sont de petits corpuscules situés dans le derme de tissus muqueux tel dans le blanc de l'oeil, les paupières, la langue et les muqueuses génitales externes. Ils seraient également des mécanorécepteurs.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/Receptcutane35.jpg

     Les corpuscules de Pacini, Ruffini et Meissner envoient leurs informations à des vitesses de 30 à 60 mètres/sec, (celle d’une voiture de formule 1), via de grosses fibres myélinisées. La plupart des terminaisons libres et celles associées aux poils, utilisent de plus petites fibres myélinisées pour transmettre leurs informations à une vitesse de 6 à 15 mètres/sec (un coureur cycliste).
    Ces récepteurs transmettent aussi les vibrations. Les plus rapides tels les corpuscules de Pacini permettent de distinguer des vibrations jusqu'à 400-500Hz. Mais d'autres, comme les corpuscules de Meissner, qui s'adaptent moins rapidement, répondent mieux aux vibrations de moins de 80Hz.

    Ces sensations arrivent dans le cerveau dans des centres situés sur le dessus du crâne, dans le cortex pariétal, qui présente différentes zones  (voir schéma ci-dessous), après avoir subi un relais comme presque toiutes les sensations, au niveau du thalamus.:
        - Au centre les perceptions envoyées par les terminaisons nerveuses de notre peau : les sensations du “toucher” (en vert clair)
        - A coté, vers l’avant du cerveau, les centres de commande des mouvements des différents muscles de notre corps. Il y a trois sortes de centres :
        • le cortex prémoteur qui prépare nos mouvement en rassemblant les renseignements nécessaires sur les positions spatiales notamment. (en bleu foncé).
        • le cortex moteur qui transmet les ordres aux muscles (en rouge).
        • le cortex moteur supplémentaire qui régit des mouvements complexes ou très précis. (en violet)
        - A coté, vers l’arrière du cerveau, les centres de “kinesthésie”  (en bleu clair), qui transmettent en permanence au cerveau les données sur l’équilibre de notre corps et ses postures, les positions de nos membres, les états de contraction de nos muscles, les efforts qu’ils supportent et leur fatigue.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/cortexmoteurannote.jpg

    Je parlerai demain des centres de perception et de la kinesthésie.


Samedi 27 septembre 2014 à 8:12

Vue, ouïe, toucher...

  Hier nous avons vu le fonctionnement de l’aire visuelle primaire V1, aujourd’hui nous allons voir ce qui se passe dans les autres aires V2 à V7..
    Le schéma de fonctionnement simplifié est le suivant, déjà montré hier. :

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/schemacortexvisuel-copie-1.jpg
    L’aire V2 a un rôle analogue à celui de l’aire V1 qu’elle complète, et elle transmet les informations aux aires suivantes plus spécialisées.
    Elle n’est pas physiologiquement organisée comme l’aire V1, mais présente des bandes de neurones , ceux-ci étant sensibles, soit à la couleur, soit à l’orientation, à la forme et aux dimensions, soit à l’orientation et au mouvement.
    L’aire V2 semble continuer le travail de V1 lorsque les images sont complexes, en affinant les contours, notamment colorés.

    Le rôle de l’aire V3 est peu connu. Il semblerait qu’elle précise les formes lorsque c’est nécessaire, et fait donc la synthèse de l’image,  avant de les transmettre aux aires V4 et V5. Mais elle ne traite pas la couleur.

    L’aire V4 est spécialisée dans le traitement des couleurs. Il semble qu’elle rassemble tous les éléments de l’image et notamment en couleur,
    Elle la transmet ensuite à l’aire V6 « Quoi? », qui va identifier l’image et la comparer éventuellement à des images en mémoire, avant de la classer.

    L’aire V5 fait la synthèse de l’environnement des images et du mouvement et de l’orientaion de ce mouvement par rapport à nous. Certains de ses neurones sont sensibles aux mouvements latéraux, d’autre aux mouvement radiaux et certains aux mouvements circulaires. Elle va évaluer les vitesses correspondantes.
    Elle permet de reconstituer des mouvement et des trajectoires complexes, mais aprfois avec certains artefacts, quand plusieurs objets sont en mouvement : par exemple un point oscillant dans un carré qui oscille aussi peut donner lieu , pour certaines fréquence, à l’iamge d’un point qui se déplace en diagonale. Cela tient à ce que l’aire V5 analyse le mouvement en se basant sur les images successives, envoyées à intervalle régulier par les aires V1 et V3.
    Elle communique ses éléments à l’aire V7 « Où », qui établit les cartes de l’environnement et de ce qui s’y passe. C’est l’aire où, qui va permettre de nous retrouver où nous sommes et comment nous déplacer dans l’environnement et qui nous avertira des objets en mouvement autour de nous.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/i02crvis3b.jpg

    Les aires « quoi » et « où » sont en fait liées à la fonction d’identification et de mémoire, des objets d’une part, et à l’établissement et la mémorisation des cartes spatiales de notre environnement, la mémoire pouvant grâce à l’hippocampe, associer les deux pour savoir où trouver un objet ou un lieu. Le centre de Geschwind est alors aussi sollicité car le langage sert de support à la mémoire.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/3713885.jpg

Vendredi 26 septembre 2014 à 9:08

Vue, ouïe, toucher...

Nous allons essayer de comprendre maintenant comment sont interprétés les signaux de la rétine de l’œil, qui arrivent par le nerf optique après avoir été triés et relayés dans le corps genouillé du thalamus.
    Ces signaux arrivent dans le cortex occipital, à l’arrière du cerveau, dans lequel se trouve cinq aires principales V1 à V5 (en fait il y en a un peu plus mais ce serait encore plus compliqué à expliquer). Ce cortex visuel comprend environ 5 milliards de neurones, sur les 25 du cortex total et les 100 milliards de neurones du cerveau
   
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/schemacortexvisuel-copie-1.jpg

    Pour en expliquer le fonctionnement j’ai fait le schéma ci dessous, très simplifié. Dans la réalité les connexions entre aires sont beaucoup plus complexes, mais nous pouvons comprendre le fonctionnement de ce cortex à partir de ce schéma.

    Nous allons d’abord examiner le rôle de l’aire V1, appelée aires primaire du cortex visuel

    Rappelons d’abord que, de chaque œil partent deux demi nerfs optique qui regroupent les stimuli de la partie gauche et de la partie droite du champ visuel et que les deux demi nerfs optiques des champs situés vers le nez, se croisent dans le chiasma optique (voir l’article du 23/9), de telle sorte que tout le champ gauche de vision va être observé par la partie de l’aire V1 située dans l’hémisphère droit, alors que la partie droite du champ visuel sera observée par la partie de l’aire V1 située dans l’hémisphère gauche et cela pour les deux yeux.

    L’aire V1 est reliée par l’intermédiaire du corps genouillé du Thalamus aux neurones ganglionnaires de la rétine, c’est à dire que chaque zone de la rétine correspondant aux cônes ou bâtonnets reliés à une cellule ganglionnaire, est reliée à un ensemble de neurones de l’aire V1 primaire du cortex visuel, et cela en respectant la position géographique sur la rétine, et donc la position dans le champ de vision
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/DomiOculCGL.gif    Il résulte de cela que les stimuli de ces groupes de neurones vont représenter sur le  cortex V1 une image fidèle du champ visuel, c’est à dire de ce que voient les deux yeux, comme le montre le schéma ci contre où l’on a transforme ces stimuli, prélevés sur le cerveau d’un singe par des électrodes, en une image sur un écran et celle ci est identique à l’objet qui était vu.
    Cette image est toutefois un peu distordue et inhomogène en qualité : comme on l’a dit dans les articles précédents 10% des neurones de la V1 correspondent l’interprétation des images de la fovéa qui ne représente que 0,01% du champ visuel, et on a donc une grande précision et netteté, alors que le reste du champ visul est de plus en plus flou à mesure que l’on s’éloigne du champ de vision, mais cela permet les alertes et d’orienter alors notre vision pour que l’endroit correspondant à l’alerte soit alors vu en détail.

    Essayons maintenant de comprendre le processus complexe de formation de cette image, en le simplifiant
    L’aire V1 comprend six couches de neurones superposées, et chaque point du champ de vison correspond à une « colonne » dans ces six couches.
    Les signaux provenant du thalamus arrivent sur la couche du milieu IV et à partir de ces neurones, ils sont transmis vers les couches I à III qui vont analyser les signaux de chacun des deux yeux, et vers les couches v et Vi qui regroupent les signaux des deux yeux pour permettre la vison « en relief » (par l’appréciation des distances).
    Le schéma ci-contre montre cette organisation.


    Voyons maintenant comment est organisée une « colonne » de neurones, correspondant à l’analyse d’un point du champ visuel. Les schémas ci dessous permettent d’en décrire un fonctionnement simplifié.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/V1drgauche.jpg
  http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/a02clvis3b.jpg







   D’abord comme on le voit sur celui de gauche pour chaque point du champ visuel, on a côte à côte, pour les couches 1 à 5, deux colonnes correspondant aux signaux de chacun des deux yeux. La couche 5 les rassemble et dans la couche six une seule colonne regroupe les signaux des deux yeux pour traiter le relief.
    Comme le montre la deuxième figure à droite, si sur certains neurones analogues au plan position, on examine la réponse de ceux situés perpendiculairement aux couches, on voit qu’ils ne donnent une réponse que si le stimulus reçu a une certaine direction dans l’espace : cela veut dire que leur champ spatial n’est pas circulaire mais est ovale et l’axe orienté dans une certaine direction.   
    Au contraire, si l’on se place perpendiculairement aux couches on va trouver des neurones dont l’axe de sensibilité va varier selon le neurone  et couvrir ainsi environ 24 directions possibles.
http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/a02clvis3e.jpg
    La troisième figure montre l’organisation des colonnes correspondant à un point du champ visuel, avec les neurones à orientation en marron et intercalés en rouge d’autres neurones, groupés en taches qui sont sensible à l’intensité lumineuse et à la couleur.
    En fait l’organisation est encore plus complexe, car, à coté des neurones sensibles à l’orientation, certains neurones vont détecter des changement brutaux de lumlinosité et donc être sensibles aux bords de formes, d’autres vont collationner les signaux de plusieurs neurones adjacents et être sensibles aux traits, aux  dimensions, et aux angles.
    Enfin des neurones vont collationner des signaux successifs et être sensibles au déplacement perpendiculaire à l’orientation de leur tache, un neurone étant sensible au déplacement dans un sens et un autre au sens opposé.


    Maintenant que nous connaissons l’arsenal élémentaire, voyons comment il permet la reconstitution de l’image à partir de cet ensemble de neurones qui donne en fait des réponses par tout ou rien ou par plusieurs degrés de stimulus.
    En associant l’orientation et les différences de luminosité et de contraste, et la détection des bords les neurones sensibles aux traits vont reconstituer les traits et courbes de l’image et donc sa forme. Les neurones des tâches vont associer une couleur aux points étudiés.

    Ces processus ont été beaucoup étudiés et on trouve de nombreuses publications qui décrivent le détail du fonctionnement et les connexions entre diverses sortes de neurones, le type de signal transmis, les neurotransmetteurs utilisés. Mais ces articles sont vite très complexes et peu compréhensibles pour un non spécialiste car trop détaillés.

   Demain nous examinerons le rôle des aires V2 à V7 de ce cortex visuel

<< Page précédente | 1 | 2 | 3 | Page suivante >>

lancien

sortir de la tristesse

Créer un podcast