Samedi 15 juillet 2017 à 9:57

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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     Une découverte importante a eu lieu ces dernières années dans le domaine du cerveau, sans que les journaux, même scientifiques, ne lui accordent l’importance méritée.
    Les neurobiologistes étaient persuadés que les vaisseaux lymphatiques, qui transportent notamment les cellules du système immunitaire, et évacuent de l’organisme les déchets et les toxines, ne s’étendaient pas jusqu’au cerveau.
    J’avais donné quelques indications sur un nouveau procédé, qui consistait à modifier génétiquement des gênes d’animaux, en leur ajoutant un gêne de méduse, ce qui rendait phosphorescents les organes traversés par le sang ou la lymphe, lorsqu’on les éclairait avec une lumière d’une longueur d’onde spécifique..
    Cette technique avait été utilisée sur des lapins et des souris.
   
    En utilisant cette méthode, Kari Alitalo et Aleksanderi Aspelund, de l’université d’Helsinki, ont découvert que le système lymphatique existait aussi au sein du cerveau. La découverte a été confirmée par des chercheurs américains.
    D’un e part des vaisseaux lymphatiques normaux existent autour du cerveau, mais des vaisseaux particuliers, dont les parois sont faites de cellules gliales, transporte aussi la lymphe et le liquide cérébro-spinal dans le cerveau. Il transporte les cellules immunitaire et évacue les déchets toxiques.
    Il a été dénommé  « système glymphatique ».

    Il n’est pas exclu que certaines maladies neuro-dégénératives, telle les maladies d’Alzeimer, de Parkinson, ou d’Huntington (paralysie, pertes de mémoire, symptômes psychatriques et mort), pourraient être dus à l’accumulation de toxines, en raison d’un mauvais fonctionnement de ce système glymphatique.
    Dans des maladies auto-immunes, telle par exemple la sclérose en plaque, le système immunitaire attaque les cellules du cerveau, notamment les cellules gliales qui forment la myéline, isolant les faisceaux d’axones.

    Les chercheurs ont également découverts que des traumatismes d’ordre comportemental supportés par des souris, pouvaient entraîner des dommages dans le système glymphatique et que d’autre part l’évacuation des toxines était beaucoup plus importante pendant le sommeil que pendant l’éveil, la circulation du liquide de ces vaisseaux étant deux fois plus élevée.
    Ils ont aussi constaté que dormir sur le côté était plus bénéfique que dormir sur le dos, sans doute en raison de la position de valves dans ces vaisseaux.
    Les chinois étudient actuellement comment amliorer cette circulation, avec certains produits qui contiennent des oméga-3. La respiration profonde améliorerait aussi ce fonctionnement.

    Bref c’est le début de recherches qui pourraient aboutir à des méthodes intéressantes de soins de maladies, contre lesquelles nous n’avons actuellement que des moyens de lutte peu efficaces.

Mercredi 5 avril 2017 à 16:24

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

   Nous avons vu quel était le rôle des aires primaires V1 et V2, des centres d’interprétation de la vision.
        Elles permettent de reconstituer dans leurs neurones une image en relief de ce qu’a vu l’œil et reçu la rétine, et donne en outre des éléments quant à l’éclairement, la couleur, les formes et les déplacement des objets regardés et de leur environnement.
        Nous allons maintenant voir le rôle des aires suivantes, V3 à V8.


        Le schéma ci-dessous montre les positions de ces différentes aires et leur rôle est le suivant :
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        L’aire V3 se sert des données de V1 et V2 pour analyser les formes des objets et de leur environnement, et cela aux différents instants successifs.
        L’aire V5 par des balayages successifs, repère les positions des sensations identiques à des instants différents et donc analyse les mouvements, et notamment les vitesses de déplacement, avec une correction par rapport à nos propres déplacements
         L’aire V4 est reliée surtout aux informations des cônes de la rétine et sert donc à l’interprétation des couleurs, à partir des colonnes sensibles.
         L’aire V6 est un relais de signaux.
         Les aires V7 et V8 sont le « Où » et le « Quoi » et nous allons en parler plus longuement
         L’aire LO est une représentation des deux hémisphères optiques pour identification des objets. Elle aide l’ « Quoi ? » à statuer, grâce à la vision stéréoscopique.

        Le schéma ci dessous représente le résultat final du traitement : 
        • Un centre « où? », qui établit des cartographie des lieux vus, l’hémisphère gauche traitant l'espace droit et l’hémisphère droit, l’espace gauche et la synthèse.  
    L’aire V7 Où, est située sur le haut de la partie occipitale. Le traitement qui va de V1 et V2 à V7 est appelé la voie « dorsale »
        • Un centre « quoi ? », qui identifie les objets, l’hémisphère gauche traitant les détails et l’analyse et l’hémisphère droit, l’image globale, la structure et la reconnaissance des objets. 
    L’aire V8 Quoi, est située sur le bas de la partie occipitale. Le traitement qui va de V1 et V2 à V8 est appelé la voie « ventrale »

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        Ces deux centres communiquent avec le thalamus et l’hippocampe et avec les mémoires globales qui associent objets, images, sons, et les autres sens et également avec la mémoire lexicale qui associé les objets aux mots.  

        Les deux traitements dorsaux et ventraux sont relativement indépendant et ont des propriétés spécifiques.
        Le traitement ventral Quoi conditionne la mémorisation des objets et leur vison et le traitement dorsal Où conditionne leur préhension et donc la commande des muscles des mains notamment.
        On constate par exemple la chose étonnante suivante lorsqu’une maladie ou un accident ont détruit les neurones de la voie ventrale Quoi, sans altérer la voie dorsale Où : la personne ne voit plus les objets devant elle, et pourtant elle peut les prendre avec sa main. On pense donc que la vision de l’objet existe encore par la voie dorsale, mais qu’elle ne peut plus parvenir à la conscience et à la mémoire. Mais cette vision inconsciente en provenance de V1 et V2 et transmise et analysée par la voie dorsale est suffisante pour pouvoir saisir l’objet
        Tout se passe comme si nous avions deux systèmes d’interprétation de la vue ; l’environnement, le Où, et les objets, le Quoi.

        En définitive on peut résumer tout le traitement des centres de la vision dans le schéma ci-dessous :

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                Le thalamus joue un rôle très particulier dans la coordination des perceptions.
        Des neurones oscillateurs du tronc cérébral envoient dans le cerveau et notamment au thalamus des impulsions aux fréquences de 80 et 40 Hz, caractéristiques de l’éveil.
        Cette fréquence de 40 hz provoque dans d’autres centres la vigilance qui est un état de concentration, et l’attention qui focalise le cerveau sur une cible.
        Pendant le sommeil profond, elle est de 2 à 3 Hz et pendant le sommeil paradoxal et le  rêve, d’environ 30 hertz                                           
        Pendant l’éveil, les zones sensitives du cortex sont balayées toutes les 12,5 ms par un influx 80 Hz, émanant des neurones du thalamus, lequel active les neurones du cortex, qui renvoient les signaux de sensations à la fréquence de 40 Hz. 
        Toutes les perceptions qui arrivent dans le même créneau de 12,5 ms, représentent le même environnement à l’instant t.
        Si un incident attire l’attention, cette fréquence est « remise à zéro » grâce au balayage à 80 Hz, ce qui permet une nouvelle perception. 

       De plus Il y a rétroaction des aires d'interprétation, notamment V1 et V2 vers le thalamus, qui fait, à la demande, des opérations de filtration et qui par ailleurs communique avec les autres centres du cerveau et transmet les informations, notamment au cortex préfrontal (le patron et chef d’orchestre) et vers l'hippocampe (le chef d'orchestre de la mémoire)..

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Vendredi 31 mars 2017 à 17:12

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

      Dans le dernier article je vous ai parlé de l’acheminement du flux nerveux depuis l’œil et la rétine jusqu’aux centres primaires de traitement de la vision, qui se trouvent à l’arrière du cerveau, au-dessus de la nuque.
     Je vais maintenant vous montrer comment ces centres font ce traitement.

     L’aire primaire V1 est composée de colonnes de neurones, mais les signaux qui y arrivent ont fait l’objet auparavant d’un  tri et d’un aiguillage dans le thalamus. Des points de l’image que l’on regarde vont arriver, du fait du système optique de l’œil, sur deux points homologues des rétines de l’œil droit et de l’œil gauche, dont l’écartement est différent selon la distance des points de l’image. Le thalamus envoie ces informations à des colonnes à des profondeurs différentes, de telle sorte que l’on a sur les colonnes de l’aire V1 une « image en relief » de ce que voit l’œil. (la carte rétinotopique, voir figures ci dessous).

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     Chaque colonne de V1 contient six couches de neurones.
Chaque colonne correspond aux signaux transmis par un neurone de la rétine, mais le thalamus à aménagé les faisceaux nerveux pour que deux colonnes adjacentes reçoivent les signaux des neurones de la rétine à des places identiques dans l’œil droit et dans l’œil gauche, qui se retrouvent donc côte à côte..
    Les signaux arrivent du thalamus sur la couche 4, et sont traités par les couches 1,2 et 3. Les couches 5 et 6 rassemblent les signaux œil droit, œil gauche, afin de créer une vision en relief en se servant des différences de positionnement en fonction de la distance. (voir figure de droite).
     La figure de gauche montre l’organisation des colonnes de 30 à 100 microns, des couches 1, 2 et 3.  Sur la première face se succèdent les colonnes relatives à chaque neurone de la rétine, de l’œil droit et de l’œil gauche (en jaune).
Si on examine la réponse des 24 neurones 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 : l’axe de sensibilité va varier selon le neurone  et couvrir ainsi environ 24 directions possibles. (en marron)  
    De plus intercalés (en rouge), d’autres neurones, groupés en taches qui sont sensible à l’intensité lumineuse et à la couleur.
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     La couche V2 de l’aire primaire est organisée de façon analogue, mais l’organisation est encore plus complexe, car, à coté des neurones sensibles à l’orientation, certains neurones vont détecter des changement brutaux de luminosité 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 des aires primaires V1 et V2, qui donnent 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 et une luminosité aux points étudiés.

    Dans mon prochain article, nous examinerons le rôle des aires V3 à V8 de ce cortex visuel

Mercredi 29 mars 2017 à 9:03

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

  Un correspondant qui a lu mes articles des 22 au 24 septembre 2014 sur l’interprétation de la vision me dit que c’est bien compliqué.   
    Je vais donc reprendre la description des différents stades successifs du travail de l’oeil et du cerveau, mais en plusieurs articles pour ne pas vous saturer et pour être plus clair.

    D’abord l’œil et la transmission jusqu’aux centres d’interprétation primaire situés à l’arrière du cerveau, au dessus de la nuque, via le thalamus qui est au centre du cerveau.

    Le schéma ci dessous, à gauche, vous montrent une coupe de l’œil, dans laquelle on voit le cristallin, qui est une lentille organique souple, que l’on peut contracter grâce à des muscles appropriés.
        Les objets que l’on veut voir, ne sont pas tous à la même distance, et le cristallin se contracte plus ou moins, afin que l’image de l’objet se forme sur la rétine où des neurones vont capter la lumière correspondante, selon son intensité et sa fréquence, c’est à dire sa couleur schéma de droite.

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      En effet la rétine comprend deux sortes de cellules sensibles :
            o    Environ 5 millions de « cônes », de trois sortes, sensibles à des longueurs d’ondes rouge, verte ou bleue. Ils donnent donc une vision en couleurs et sont principalement présents dans la « fovéa » au centre de la rétine, où la densité de cellules est beaucoup plus forte, pour voir les détails de l’objet que fixe l’œil.
          o    Environ 100 millions de « bâtonnets » répartis dans toute la rétine, qui ne sont sensibles qu’aux différences d’intensité lumineuse (donc en niveaux de gris).

    Les informations sont envoyées par les nerfs optiques de chaque œil, mais les axones côté nasal se croisent dans le « chiasma optique », de telle sorte que les informations des deux yeux sur la vision à droite est traitée par l’hémisphère gauche, et sur la vision à gauche par l’hémisphère droit.
Elles passent ensuite par le thalamus, et plus particulièrement une partie de ce centre que l’on appelle le « corps genouillé » (cf. schéma ci dessous).

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Le thalamus fait un pré-traitement des informations qui permet de rapprocher le signal de précédentes visions en mémoire et il transmet immédiatement l’information aux centres amygdaliens, qui réagiront s’il y a danger, sans attendre une interprétation plus évoluée. La vision dans le thalamus est assez sommaire : elle analyse - très vite - une image dans ses formes générales floues. Cette image peu détaillée détermine cependant de nombreux comportements immédiats en cas de danger.
En même temps  le thalamus transmet aussi le signal aux centre d’interprétation situés à l’arrière du cerveau, mais ceux-ci mettront plus longtemps à traiter l’information car l’information va subir des traitements dans plusieurs « étages » de neurones.
Leur information traitée sera ensuite envoyée via le thalamus au cortex préfrontal pour qu’il ait conscience de ce que l’on a vu, et également à l’amygdale qui va modifier éventuellement sa réaction première.
    Ainsi lorsqu'on voit une forme allongée sur le sol, le thalamus interprète comme un serpent et active immédiatement les réactions corporelles qui sont pour lui l’émotion, le danger, la peur, la défense .… Le cortex visuel peut ensuite analyser plus finement et réaliser que ce n'était qu'un tuyau d'arrosage ou une racine et limiter ou moduler l'action de l’amygdale.

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Dans le prochain article j’examinerai le traitement des aires primaires de la vision.

Mercredi 14 décembre 2016 à 16:09

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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       Nous avons vu dans le dernier articles diverses cellules du cortex entorhinal qui fournissaient des indications sur la position de l’animal dans un réseau géométrique maillé superposé à l’environnement où il se déplace, sur l’orientation et la vitesse de son déplacement, et sur les obstacles qu’il rencontre.
        Toutes ces informations sont envoyées à d’autres centres de l’hippocampe qui contiennent des « cellules de lieu ».        

        Lorsque l’animal se trouve dans un endroit donné, certaines de ces cellules vont rassembler les informations provenant du cortex entorhinal, et les fusionner pour constituer une « carte géographique », représentative du lieu en question.
        Alors que les cellules de grille superposent les mêmes grilles géométriques à tout environnement où l’on se déplace, les cellules de lieu seront spécifiques d’un endroit donné et d’autres cellules de lieu prendront en charge un autre endroit.
        Par exemple des rats qui se déplaçaient dans un labyrinthe en trois parties, séparées par un virage en épingle à cheveux, créaient trois cartes mentales correspondant aux trois parties du labyrinthe, et prises en charge chacune par des cellules de lieu différentes.
        L’hippocampe enregistre non seulement les orientations, les vitesses et les obstacles éventuels en un endroit donné, informations synthétisées par les cellules de lieu, mais il enregistre aussi d’autres informations des différents sens sur ce qui se passe en ce lieu donné.
        On peut ainsi conditionner le rat à éviter un lieu où il a reçu une décharge électrique désagréable, ou à rechercher un lieu où il trouvera d la nourriture.
        Notre mémoire constitue donc des cartes mentales relatives à nos déplacements.

        Mais ces cartes sont ensuite traitées par le cortex préfrontal, qui doit sans doute pouvoir faire faire des simulations de parcours aux diverses cellules du système de navigation..
        En effet on constate qu’un rat qui la première fois qu’il a parcouru un labyrinthe a fait de nombreux détours et des aller-retours dans des impasses, lorsqu’il est remis dans le labyrinthe, diminue le nombre de trajets inutiles, et finit par enregistrer une procédure qui lui permet d’utiliser le trajet le plus court (si on le motive par exemple, par une récompense de nourriture).

        Il semble que tous les mammifère disposent de ce système de navigation assez remarquable, mais il est probable que certains d’entre eux utilisent plus ou moins d’autres sens que la vue seule. (les chauves souris utilisent par exemple leur sonar). Il est donc probable que l’homme a un système identique, probablement un peu plus perfectionné car ayant des tâches plus complexes.
        D’autres animaux ont des systèmes plus simples, le ver nématode étant par exemple sensible au gradient des odeurs pour trouver sa nourriture.
    Des insectes ont un système de navigation évolue mais basé par exemple sur une reconnaissance de figures géométriques de couleur (les abeilles), car leur cerveau est trop petit pour enregistrer une carte mentale des images de vision.

        On commence donc à savoir comment notre cerveau permet notre orientation spatiale, mais que dire de ce que l’on appelle « le sens de l’orientation » : il existe des inégalités flagrantes dans notre capacité à construire et manipuler une carte mentale de notre environnement, voire même à interpréter une carte papier ou GPS pour nous guider.
            De nombreux essais pratiques ont été menés sur des personnes auxquelles on faisait faire un certain parcours que l’on demandait ensuite d’analyser et les réponses étaient très variables, de même que, si on les emmenaient à nouveau sur le même parcours, certaines retrouvaient beaucoup mieux leur chemin que d’autres.
            Ce qu’on appelle “le sens de l’orientation” repose sur la capacité à traiter des informations multiples : celles issues de l’environnement extérieur (repères visuels ou tactiles dans le noir…) et celles données par notre propre corps (dans quel sens je me déplace, à quelle vitesse…). 
            Nous venons de voir quels étaient les neurones qui traitaient ces informations dans le cerveau, mais déterminer les causes de ses fluctuations reste difficile et encore peu connu.
            Une partie des différences est certainement dû à l’hippocampe et à l’apprentissage : des études sur les chauffeurs de taxi de Londres ont montré que les liaisons entre les cellules de lieu et les cartes mentales du « où », étaient beaucoup plus développées chez eux, que chez des personnes n’ayant pas le besoin de mémoriser les lieux et itinéraires. Les liaisons étaient également plus importantes avec le noyau caudé, qui stocke des informations sur les actions spatiales de soi même.
            D’autres différences notamment chez les personnes incapables de se repérer sont sans doute dues à certaines performances moindres des cellules de lieu et de grille.
            Chose curieuse, le sens de l’orientation des femmes, égal à celui des hommes lorsque le taux d’oestrogène est bas, varie ensuite avec le cycle hormonal.
            Enfin, un troisième facteur est celui de l’orientation spatiale liée à la reconnaissance d’images, qui permet de se représenter un même objet, une même carte, un même lieu, sous différentes orientations à partir de points différents. (pensez aux tests de QI où on vous montre plusieurs objets sous différentes perspectives et où on vous demande quelles sont les deux images concernant le même objet).
            Il semblerait qu’il existe des différences importantes selon les individus, et qu’en moyenne, les performances des hommes soient supérieures à celles des femmes dans ce domaine, mais l’apprentissage peut aussi jouer un rôle important.

Samedi 10 décembre 2016 à 19:06

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

          Je suis toujours émerveillé devant le fonctionnement de notre cerveau.
La façon dont nous mémorisons nos orientations et nos parcours est extraordinaire.
         Je vais donc essayer de décrire succinctement comment est constitué le GPS de notre cerveau, à partir darticles de la revue « Pour la Science »..
        Les explications que je vais vous donner proviennent d’études faites sur des rats dans des labyrinthes, en implantant de très fines électrodes dans leur cerveau. On a montré que les résultats étaient extrapolables aux autres mammifères.
On ne peut évidemment faire de tels essais sur les humains, mais les explorations possibles laissent penser que le mécanisme est très analogue.

        Dans ce premier article, nous allons examiner certains neurones d’un centre que l’on appelle le cortex entorhinal, dans le lobe temporal médian.
On peut le considérer comme faisant partie de l’hippocampe, le « professeur de la mémoire » (voir le schéma ci dessous).

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/hippocampeentorhinal.jpg       Ce centre contient quatre types de sous-centres aux neurones spécialisés, qui s’activent lorsque nous nous déplaçons :   

Les cellules de grilles : (voir les schémas ci-dessous)
         Elles sont organisées selon un schéma triangulaire et hexagonal, formé de triangles équilatéraux. Chaque cellule correspond à un endroit donné et s’active lorsque le rat passe à un endroit donné du labyrinthe qui correspond à un croisement des lignes du réseau, ce qui représente donc une cartographie géométrique des lieux où se trouve l’animal.
        C’est donc un repère de position géométrique, une grille, que le cerveau superpose à chaque lieu où l’on va se déplacer.
        En général six neurones déchargent à la fois au passage en un lieu : la cellule de grille la plus proche du lieu et les six cellules de l’hexagone autour de cette cellule centrale.

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       En fait il existe plusieurs grilles à des endroits différents du cortex entorhinal; elles correspondent à des « pas » différent, la distance entre les centres des hexagones correspondant dans la réalité à des distances réelles sur le terrain de plus en plus grandes, allant d’une dizaines de centimètres à plusieurs mètres, ce qui correspond à des cartes à des échelles différentes.

Les cellules d’orientation :
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      D’autres cellules déchargent lorsque l’animal se dirige dans une direction donnée.
        Elles correspondent à une grille analogue à la précédente, correspondant à un lieu précis, mais elles ne déchargent que lorsque l’animal est face à une direction donnée. Il semble qu’il y ait ainsi huit réseaux correspondant aux huit directions principales. C’est en quelque sorte une boussole à huit direction, qui indique celle que suit l’animal. En fait c’est lié à la direction de sa tête, car arrété en un lieu donné, des cellules différentes déchargent si l’animal tourne la tête dans une autre direction.s



Les cellules de bordure :http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/bordures.jpg


        Ces cellules envoient un influx nerveux lorsque l’animal s’approche d’un obstacle, un mur du labyrinthe par exemple.
        Leur objectif est d’éviter les collisions, mais aussi de dresser une carte des obstacles environnant, car elles semblent aussi calculer, en s’approchant du mur la distance à laquelle l’animal se trouve.
    Cela ressemble en quelque sorte au radar de recul des voitures.

Les cellules de vitesse :
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       Enfin un dernier type de cellules a récemment été trouvé ( en 2015) : des cellules qui réagissent à la vitesse de déplacement de l’animal, indépendamment de sa position sur la grille et de l’orientation.
        Leur fréquence de décharge est proportionnelle à la vitesse de l’animal.





        On ne connait pas bien le mécanisme par lequel les diverses cellules fonctionnent à partir du milieu extérieur.
        Les renseignements visuels sont sans doute essentiels pour les cellules de grille.
        Les signaux de l’oreille interne avec son pseudo-gyroscope, sont certainement essentiels pour les cellules d’orientation
        Pour les cellules de bordure la vue est sûrement importante, mais il n’est pas exclu que d’autres sens coopèrent.
        Pour les cellules de vitesse, il doit y avoir une comparaison entre les déplacements visuels et les rythmes délivrés par les neurones du tronc cérébral qui agissent comme des oscillateurs.

        Mais ce n’est pas aussi simple que cela, d’après des études encore plus récentes, et des autres sens peuvent intervenir, notamment quant à l’usage des pattes des rats.
        En effet si on intercale dans le labyrinthe un tapis roulant qui ralentit la marche de l’animal, certaines cellules de grilles ne sont plus calées sur ce que voit l’animal, mais émettent des décharges régulières à des instants donnés ou pour des distances parcourues. Même si le tapis roulant entraîne un déplacement nul de l’animal (et donc de sa vue), ces cellules semblent donner une appréciation de la distance parcourue et du temps qui s’est écoulé. (probablement en liaison avec les cellules de vitesse.

        Il reste donc beaucoup à apprendre sur ces diverses cellules et sur leur fonctionnement. Il faut aussi étudier comment le cortex entorhinal réagit dans un endroit réel en 3 dimensions et non dans un labyrinthe plat. Il est probable qu’une cinquième catégorie de cellules doit intervenir.

    Dans le prochain article j’expliquerai comment se fait notre orientation.

Mardi 4 octobre 2016 à 17:10

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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Pourquoi n’entend on pas les bruits extérieurs en dormant?     En tout cas on n’en a pas conscience, sauf si parfois ils sont suffisamment forts pour vous réveiller.
    L’Ecole Normale Supérieure à Paris fait des recherches dans un  laboratoire de neuropsychologie, et étudie les problèmes du sommeil.
des volontaires étaient mis devant un ordinateur et voyaient défiler des mots et selon leur signification devaient appuyer sur deux boutons, soit avec leur main gauche, soit avec la droite.
    On examinait leur électroencéphalogramme, même si fatigués ils s’endormaient.
    Au début du sommeil, ils n’appuyaient plus sur les bouton, mais on enregistrait des signaux qui  à transmettre les informations au cortex moteur de la main droite ou gauche. Les aires de Wernicke (qui analyse les phrases) et de Geschwind (qui contient le vocabulaire), continuaient donc à analyser les mots et à transmettre les éléments pour que le cortex moteur se prépare à agir. Mais celui-ci attendait pour cela l’ordre du patron, le cortex préfrontal, et celui-ci était endormi; plus exactement les données ne lui étaient pas transmises pendant le sommeil.
    Mais au bout d’un instant l’analyse des mots cessait. Les centres de l’ouïe continuaient à analyser les sons, mais Wernicke et Geschwind s’étaient endormis eux aussi.
    En fait une analyse plus poussée  montre que ces deux centres ainsi que l’hippocampe, le professeur de la mémoire, sont occupés à d’autres tâches pendant le sommeil. Ils rétablissent les connexions des souvenirs et apprentissages pour en consolider les liaisons entre groupes de neurones, et ils nettoient la mémoire de ce qui est superflu ou dangereux, ce qui donne lieu aux rêves.

    En définitive notre cerveau considère que pendant le sommeil, les perceptions ne sont pas indispensables et que c’est la mémorisation qui est primordiale, en libérant le cerveau du superflu et en consolidant les souvenirs.

    Un autre centre intervient aussi : les centres amygdaliens qui contrôlent la peur, la colère, le stress… Ils jouent un rôle important dans la consolidation des souvenirs qui ont un aspect émotionnel, que celui-ci soit positif ou négatif.
    La différence avec l’hippocampe est au niveau de la conscience.
    L’hippocampe mémorise soit de son propre chef, soit sur ordre du cortex préfrontal, et il conserve lae chemin qui permet de remettre en contacts les différents neurones qui reconstitueront le souvenir, de telle sorte que nous pouvons le plus souvent nous remémorer le souvenir en reconnectant entre eux les neurones concernés.
    L’amygdale agit sous le coup de l’émotion, du stress. Elle peut mémoriser un souvenir elle même, sans en référer au cortex préfrontal et le souvenir n’est pas conscient. Il peut aussi ne pas pouvoir être rappelé, ou au contraire donner lieu à un souvenir qui remonte périodiquement comme un harcèlement; c’est le cas des blocages ou des traumatismes dus à des événements malheureux et traumatisants.

    Mais comme je l’ai dit plus haut, les sons continuent à être analysés pendant le sommeil et les résultats sont transmis aux centres amygdaliens. Si un son parait révéler un danger, ceux-ci réagissent mobilisent les défenses et transmettent l’alerte au cortex préfrontal; Ceci entraine le réveil et la prrise de conscience du danger.

    Notre mémoire est encore un domaine mal connu, quant aux mécanismes moléculaires qui permettent l’encodage des informations, notamment pendant notre sommeil..
   

Lundi 18 janvier 2016 à 14:42

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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    J’ai fait à plusieurs reprises des articles sur le fait que notre cerveau n’était pas multitâches (15/6/2011 et 23/9/2015), et que donc si on faisait deux choses à la fois, on les faisait moins bien, et que faire trois tâches étaient pratiquement impossible.
    Bien entendu c’est surtout vrai s’il s’agit de deux tâches qui nécessitent analyse et réflexion, puis décision. Si l’une des deux tâches est presque automatique, c’est moins contraignant. (C’est le cervelet qui travaille alors sur l’automatisme, tandis que le cortex préfrontal s’occupa de l’autre tâche. Il n’y a conflit que si une chose inattendue perturbe l’automatisme.).
    Mais à chaque fois, je reçois des mails d’adolescents, qui me disent qu’ils peuvent parfaitement faire leur travail de classe, en consultant internet ou en tapant un SMS.
    Je pense qu’ils le font, mais qu’ils ne jugent pas de la qualité des tâches faites, qui doit être très médiocre.

    Je vous ai déjà cité plusieurs mécanismes proposés pour comprendre comment le cortex préfrontal pouvait se partager entre deux tâches.
    Certains neurobiologistes pensent que chaque hémisphère prend en charge une tâche différente. D’autres indiquent seulement qu’il a a partage des ressources et de l’énergie. Le problème est de savoir comment.
    L’hypothèse des deux hémisphères n’est pas totalement satisfaisante, car pour permettre les processus de pensée pour une tâche donnée, plusieurs zones distinctes du cerveau vont être mobilisées successivement, et certaines zones ne sont pas en double dans les deux hémisphères.
    Dans le cas de partage des ressources, on ne savait pas si le cerveau partageait ses ressources en deux simultanément, ou s’il allouait ces ressources successivement à chaque tâche, pendant un temps très court, comme le fait un ordinateur.

    Une équipe du CEA a apporté des réponses à ce problème en observant le cerveau de volontaires auxquels on avait demandé de faire à la fois, deux tâches simples :
d’une part désigner sur le clavier d’un ordinateur, avec la main droite si un son perçu était aigu ou grave, (on tapait A ou G), d’autre part désigner avec la main gauche quelle lettre, parmi plusieurs, était identique à une lettre projetée sur l’écran.
    L’observation en IRM et en utilisant une image magnétique, de telle sorte que l’on puisse dater les processus d’action dans le cerveau, a montré d’abord, pour chaque tâche prise séparément, quels étaient les centres qui intervenaient successivement dans le processus : acquisition, interprétation, décision, action.

    Que se passe t’il lorsque les deux tâches sollicitant des zones distinctes du cerveau étaient réalisées en même temps ?
    Les expériences montrent que le cerveau parvient à exécuter les deux travaux pendant plusieurs centaines de millisecondes. Puis, entre 300 et 500 millisecondes, c’est le conflit et le cerveau ne remplit plus correctement ses fonctions.
    Les processus mobilisés par la première tâche sont raccourcis, chaque étape du processus durant un peu moins longtemps; mais la tâche n’est pas exécutée plus vite,et la qualité n’est pas trop altérée.
    Par contre les processus utilisés par la seconde tâche sont soit allongés, soit retardés, selon les zones mises en oeuvre. Quand ils sont allongés, l’activité cérébrale diminue en amplitude, et les étapes durent plus longtemps. Quand ils sont retardés, le traitement de la tâche est décalée dans le temps, car elle est mise en attente, comme sur un ordinateur. Mais on constate que lorsqu’elle est mise en attente, le signal traité par le cerveau se dégrade et la tâche est de qualité bien moindre, donnat lieu à plus d’erreurs ou d’imperfections.
    En définitive, les ressources cognitives ne sont pas partagées, les tâches n'étant pas exécutées en même temps dans des zones concernées, mais les tâches ne sont pas traitées non plus de façon séquentielle, car il n’y a pas de véritable alternance entre l’exécution des tâches de façon équitable.

    En fait lorsque j’ai parlé de « première et de seconde tâches, il s’agit de tâches élémentaires.
    Mais lorsqu'il s’agit d’un travail qui inclue de nombreuses tâches élémentaires, celles si ne durant pas le même temps, les première ’t seconde tâches n’appartiennent pas toujours au même travail.
   
    Les deux travaux sont donc tous deux mal exécutés.   

Lundi 11 janvier 2016 à 8:11

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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J’ai un assez bon sens de l’orientation, en ce sens que j’ai une bonne mémoire cartographique des lieux où je suis déjà passé et je trouve donc assez facilement mon chemin, au moins de jour et quand les lieux n’ont pas trop changé.
Dans la campagne, je peux toujours me guider sur le soleil quand il y en a et en partie sur la luminosité du ciel, s’il n’y a pas trop de nuages. Cela me permet de savoir où est le nord. Mais cela m’est déjà arrivé de me perdre, et j’ai toujours dans ma voiture une boussole, qui sert parfois.
Evidemment avec les GPS, on ne se perd plus, mais je n’en n’ai pas, car je ne m’en servirais pas assez.
Mais j’aimerais bien avoir, comme les pigeons voyageurs, un circuit de mon cerveau qui m’indique la direction à suivre.
 
En fait de nombreux animaux ont une boussole dans leur cerveau et ont ainsi un sens de « magnéto-perception ».
On sait que cette faculté est due à des complexes moléculaires constitués de deux protéines particulières : l’une le cryptochrome fait réagir l’organisme à la lumière et l’autre, qui comporte un atome de fer et un atome de soufre en son centre, qui est sensible aux champs magnétiques.
Le complexe est formé d’une chaine de ces protéines magnétiques, autour de laquelle s’enroulent des cryptochromes de façon hélicoïdale. L’ensemble forme un tube magnéto-sensible, qui se comporte comme une aiguille de boussole.
Si on isole ces tubes et qu’on les fait flotter dans un liquide, ils s’orientent selon l’axe nord-sud du champ magnétique terrestre.
Présents dans le corps de certains animaux, ils doivent donner à certains neurones spécialisés des indications sur la nature ambiante de ce champ, leur permettant de s’orienter. On en a repéré par exemple dans la rétine des pigeons et il semblerait que ce complexe moléculaire leur donne des renseignements sur le champ magnétique et la position du soleil, grâce à des échanges d’électrons entre les deux protéines. On ne sait pas encore comment se fait ensuite la transmission nerveuse.
 
Comme toutes les protéines, elles sont codées par des gènes, qui, lorsqu’ils s’expriment, entrainent leur fabrication.
Or les gènes de ces protéines sont présents chez l’être humain, mais ils ne s’expriment pas, du moins de façon générale et nous ne sommes donc pas (ou plus ?) sensibles au champ magnétique terrestre.
Mais ces découvertes sont toutes récentes, et dues notamment à de chercheurs chinois, et rien ne prouve que ces gènes ne s’expriment pas parfois chez quelques hommes dans le monde.
Je ne sais pas si la génétique permettra, un jour, de restaurer cette expression du gène cher un grand nombre de personnes, mais il serait sûrement intéressant. D’étudier si cela n’arrive pas chez certaines personnes qui ont des aptitudes particulières (les sourciers par exemple), enfin quand ces aptitudes sont relativement avérées et où il ne s’agit pas de charlatans.
 
Un autre système est intéressant, c’est celui de notre oreille interne qui comporte un système d’orientation tridimensionnel qui, agissant comme un gyroscope, nous permet de garder notre équilibre. Il est couplé dans notre cerveau au système perceptif qui permet de connaître l’état de contraction de nos muscles et l’orintation de ,nos membres. Cette association nous permet de connaître à tout moment la position de notre tête et donc de la direction dans laquelle on regarde, de la direction également dans laquelle on se déplace et donc de nous orienter.

             Mon ordinateur est actuellement en réparation et je fais mes articles à partir d'une tablette, ce qui n'est guère commode. Donc penfdant quelques jours, mes articles seront plus courts, avec moins de photos.

Vendredi 20 novembre 2015 à 9:11

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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    Nos sens semblent essentiels, car ils nous permettent de connaître nootre environnement, de savoir ce qui se passe autour de nous.
    Vue, ouïe et toucher sont primordiaux pour que nous puissions nous représenter l’univers de notre vie.
    Pour nous, ce que nous voyons, ce que nous touchons, ce que nous entendons est la réalité des choses.
    Pourtant la neurobiologie semble montrer aujourd’hui que notre cerveau ne voit pas le monde qui nous entoure tel qu’il est.

    Les neurones de nos organes de sens (sauf l’odorat), passent d’abord par le thalamus, avant d’envoyer les informations vers les centres d’interprétation de ces perceptions. Le thalamus coordonne ces informations pour que l’on sache quelles sont celles relatives à un même objet à un même instant.
    Mais les neurobiologistes ont constaté que seules 10% des connexions du Thalamus apportent les informations des sens aux centres d’interprétation de nos perceptions. 90% des connexions sont des rétroactions des centres sur le thalamus et des connexions avec les autres centres du cortex.
    Par ailleurs la plupart des connexions des centres d’interprétation sont internes, de façon à élaborer l’interprétation, notamment des images et des sons.
    Même quand nous fermons les yeux, certains échanges se poursuivent, alors qu’il n’y a pas de perception. Seule l’utilisation de produits chimiques anesthésiants interrompt presque complètement cet échange permanent.
    Certes c’est d’abord une activité de veille, en attente d’une stimulation, mais on a constaté que c’était bien plus et que le cerveau n’enregistrait pas passivement les stimulations de perceptions.
    Chez un animal qui vient de naître, cette activité est faible et se renforce considérablement lors d’une perception. Mais ce n’est pas le cas chez l’animal adulte, pour lequel l’activité des centres d’interprétation et du thalamus est persque aussi forte en l’absence de perception, que lorsqu’elle se produit.
    Certains neurobiologistes pensent que lorsque une perception visuelle a lieu, le cerveau va chercher en mémoire s’il a une image du paysage en question et la charge, et il corrige ensuite cette image en fonction des perceptions réelles que lui fournit la vue.
    Le cerveau se servirait donc du passé pour reconstituer le présent à partir des perceptions, mais aussi probablement pour anticiper sur l’avenir, en prévoyant la suite de l’évolution de l’image.
    C’est notamment ce qui se produit lorsque nous nous déplaçons dans un environnement. Le cerveau se sert des images passées et présentes pour imaginer les images suivantes et nous guider dans le déplacement en prévoyant l’environnement suivant que nous allons rencontrer.
    Lorsque nous observons un paysage connu, notre cerveau lorsqu’il rencontre une image, l’accompagne automatiquement et inconsciemment de données : c’est la maison de untel, c’est la route pour aller chez X, tiens la fenêtre de Y est fermée, il dort encore… etc…
    Bref notre cerveau fait en permanence un travail de reconstitution d’images et de données, appuyé sur des constatations réelles
    Chez certaines personnes, ce travail d’anticipation du cerveau peut devenir prépondérant et il n’y a plus une vérification systématique par les sens de ce qui se passe réellement. C’est ce qui explique des hallucinations. Mais j’ai déjà fait des articles à ce sujet.

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