Jeudi 6 février 2020 à 17:55

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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          Je me suis souvent demandé, ayant regardé un fait divers relaté par le journal télévisé comment une mère de famille, intelligente et cultivée si l’on considère son métier, pouvait avoir oublié son bébé dans sa voiture, où il avait failli mourir de chaleur, si un passant n’avait pas signalé sa présence anormale à la police.

J’ai trouvé récemment un article de Daniela Ovadia, du laboratoire Neurosciences de Pavie, qui expliquait, ce qu’elle appelle une « cécité d’attention ».

 

La chercheuse faisait d’abord allusion à une expérience très connue, menée en 1999 auprès d’étudiant de l’université d’Illinois. 

On leur avait demande de regarder une vidéo d’un match opposant deux équipes de basket et de compter le nombre de passes des joueurs en maillot blanc, ce qui nécessitait une très grande attention et concentration.
On leur a demandé ensuite ce qu’il pansait du gorille, ce qui les a plongé dans la plus grande perplexité. Ils ont alors regardé à nouveau la vidéo et ont vu un homme déguisé en gorille qui venait sur le terrain, se frappait le torse  et repartir de l’autre coté. Aucun étudiant ne l’avait remarqué lors de la première vision du film.

Les chercheurs ont ensuite fait l’expérience avec de nombreuses personnes, dont plus de la moitié n’ont pas non plus remarqué le gorille.

Cette cécité d’inattention est donc le fait de ne pas remarquer quelque chose dans l’environnement, parce que son attention est concentré sur une autre tâche précise et prenante. Elle peut aussi intervenir lorsque l‘attention est prise par une tâche manuelle difficile à mener. 

 

Mais mener une tâche qui mobilise votre attention n’est pas le seul phénomène. Les chercheurs ont mis en évidence ce qu’ils appellent un « tunnel d’attention », qui fait qu’une personne absorbée par ses pensées ne remarque plus ce qui se passe dans son environnement, même si cela la concerne.

J’ai déjà en partie abordé ce problème dans des articles où je décrivais les rapports entre les centres d’interprétation des perception, le thalamus qui sert d’intermédiaire et de coordonnateur, et le cortex préfrontal qui analyse les informations qu’on lui envoie, réfléchit et décide des actions à mener. Le thalamus fait un pré-tri, mais le cortex préfrontal sélectionne ensuite les informations pertinentes qui méritent des décisions urgentes. Mais pour être traitées, les informations, même si elles ont été parfaitement traitées par exemple par les centres d’interprétation de la vision, doivent arriver au cortex préfrontal, c’est à dire à notre conscience.

Il peut arriver que le stimulus initial ne soit pas transmis. Il arrive aussi qu’il soit trop faible et qu’il n’arrive pas à la conscience : c’est le cas des images subliminales. Enfin il est possible que si ce stimulus s’intègre dans une tâche automatique que nous effectuons de façon quasi automatique (sous le contrôle du cervelet) et que la mémoire de situations voisine interfère avec la perception d’un évènement inattendu et bloque sa transmission au cortex préfrontal. C’est ce qui se passe par exemple lorsque nous parlons en conduisant et que nous nous retrouvons sur le chemin de notre travail ou de notre domicile, alors que nous allions ailleurs. Nous n’avons pas remarqué que l’environnement était légèrement différent.

Lorsque nous observons un objet, les divers centres d’interprétation de la vue analysent la forme, la texture, les couleurs, la distance, le déplacement et une intégration de ce éléments se fait, si nous faisons attention. Son et odeurs peuvent se mêler à ces perceptions visuelles. Si nous ne faisons pas attention cette intégration peut ne pas se faire et l’information n’est alors pas suffisamment précise pour être identifiée et transmise à la conscience. Cette analyse prend une ou deux centaines de millisecondes et si deus-x stilulus sont très rapprochés, alors que l’analyse du premier n’est pas terminée, il peut alors ne pas être détecté.

 

Enfin les centres amygdaliens qui gèrent en partie nos émotions peuvent interférer sur nos perceptions, le cortex préfrontal facilitant en général la synchronisation des neurones et les centres amygdaliens la ralentissant.

Un stimulus auquel on s’attend peut être renforcé, de même qu’un stimulus faisant craindre un danger. Par contre un stimulus anormal, mais anodin, sera plus facilement écarté.

Cortex préfrontal et centres amygdaliens influent beaucoup sur le rappel d’informations en mémoire, par l’intermédiaire de l’hippocampe. Un souvenir de situation habituelle peut empêcher la remontée du souvenir actuel d’une situation exceptionnelle.

C’est probablement ce qui était arrivé à cette maman qui en général n’allait pas au travail avec son enfant qui était habituellement en crèche, et qui, ce jour là, préoccupée par des problèmes professionnels, n’avait pas eu une remontée à la conscience que son bébé était dans son berceau, sur la banquette arrière de son véhicule.

Vendredi 6 décembre 2019 à 15:01

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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    J’avais déjà  fait des articles sur la reconnaissance des visages par notre cerveau . J’ai lu cet été, dans la revue « Pour la Science » d’août, un compte rendu de recherche de Doris Tsao, chercheur à l’Institut médical Howard Hughes en Californie, qui précise et complète les données que j’avais déjà essayé d’expliquer.
   
    Madame Tsao et ses collaborateur essaie de définir le rôle des neurones chargés de la définition des visages, si ils travaillent de la même façon ou différemment pour des visages inconnus et pour des familiers, et s’ils ont aussi un rôle pour la reconnaissance d’autres objets.
    Les essais sur l’homme se limitent à des essais visuels et d’IRM et pour pouvoir mieux comprendre, les études ont lieu sur des singes, les mécanismes cérébraux de la vue étant assez voisins chez le singe et chez l’homme.
    Les descriptions qui vont suivre concernent donc la reconnaissance faciale chez le singe.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau3/Numeriser1-copie-1.jpg    Six zones ont été identifiées dans les cortex temporaux inférieurs droit et gauche, qui sont spécialisées dans la reconnaissance faciale et qui ne s’activent que lorsque l’objet à identifier est un visage, ou un objet qui peut être pris pour un visage (image, dessin, silhouette). Elles ne s’activent pas lors de la vision d’autres objets.
    On a longtemps cru que certains neurones étaient spécifiques de certains visages, voire de visage familiers. Il n’en n’est rien. Ces centres réagissent exactement de la même façon quelque soit le visage vu : ils en font une analyse dont le résultat est ensuite transmis à la mémoire (via l’hippocampe et le cortex endorhinal voisins situés sous ces centres dans le cerveau émotionnel.
    Ces centres font une analyse progressive des visages, un peu comme une chaîne de montage photographique.
    Des neurones différents des zones médianes et médianes-latérales s’activent lorsque le visage est vu de face, de profil droite ou gauche, et de biais de droite ou de gauche ou s’il regarde vers le bas ou vers le haut.
    Les zones intermédiaires font ensuite une analyse des caractéristiques des visages. Les chercheurs ont défini à priori 50 paramètres caractérisant la forme, les dimensions, les aspects de divers visages. La forme est définie principalement par le squelette sous-jacent; les aspects sont liés à la texture, les couleurs, (teint, yeux, cheveux), les contrastes dûs aux dimensions du nez, des yeux, de la bouche.
    Ils ont définis les visages correspondant à chaque case de la matrice des 25 données de forme et 25 données d’aspect.
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    Pour connaitre ensuite la réponse des cellules, ils ont attribué des coefficients de pondération à définir, correspondant aux réponses des neurones à ces 50 paramètres et ils ont expérimenté les réponses (des pics d’activité neuronale), à l’examen de chacun de 2000 visages, (dont on connaissait les 50 caractéristiques), ce qui a permis de calculer ces coefficients de pondération.
    Ils ont alors montré un 2001ème visage et relevé les signaux neuronaux, à partir desquels ils ont calculé les 50 paramètres de ce visage. Ils correspondaient parfaitement au visage montré, la restitution en image ne permettant pas de faire la différence.
    Cette expérience a montré comment les cellules neuronales identifiaient les visages, même si les paramètres qu’elles utilisaient étaient un peu différents de ceux élaborés par les chercheurs.
    Enfin la zone médiane antérieure rassemble toutes les informations concernant le visage vu : c’est le bout de la chaîne de traitement.
    Ce traitement est effectué sur tout visage connu ou pas; les informations sont ensuite transmises aux zones de la mémoire, qui diront s’il s’agit d’un visage connu et qui.

    Ces mêmes zones n’ont pas réagi lorsque l’on montrait des objets différents de visages.

    L’extrapolation à l’homme de ces essais sur le singe n’est pas évidente : alors que l’homme est capable de reconnaitre des milliers de visages, le singe est très en dessous de cette performance et a besoin d’un long apprentissage pour reconnaitre des visages.
Il y a 30 millions d’années d’évolution entre le macaque et l’homme qui possède environ 16 fois plus de neurones.
    Il semble que le singe ne possède pas la zone se trouvant chez l’homme en zone occipitale, près des centres d’interprétation de la vue et qui reconnait objets, visages et lettres. L’hémisphère droit de l’homme et aussi plus performant quant aux images.
    En fait le singe n’a besoin que de détecter l’orientation des visages, savoir ce que regarde son congénère et interpréter quelques grimaces.
    L’homme a des capacités de reconnaissances beaucoup plus grandes (il peut reconnaître quelqu’un dans une caricature). Il peut en partie interpréter des émotions ou des pensées d’autrui par la vue de son visage.
    Les études sous IRM sont pour le moment trop imprécises pour permettre une étude détaillée et on ne dispose que des observations sur des personnes ayant des maladies cérébrales qui perturbent leur perception des objets et des visages.

Samedi 6 juillet 2019 à 10:30

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 (pigeons, tortues, poissons…) 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;
        - 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.
    De plus des études très récentes faites par l’institut technologique de Californie, ont montré une certaine sensibilité de l’homme aux champs magnétiques, que l’on ne soupçonnait pas.
    Des patients ont été placés yeux bandés dans une cage de Faraday, entourés de bobines qui pouvaient produire des champs variables en direction et en intensité. un casque permettait de relever des électroencéphalogrammes de leur cerveau.
    Les patients n’ont pas eu l’impression de percevoir, de sentir ces champs électromagnétiques.
    Mais les électroencéphalogrammes ont relevé une diminution importante des ondes lentes « alpha », qui sont habituellement présente quand le cerveau est relaxé et ne ne fait rien en apparence.
    On pourrait penser à des courants induits dans le cerveau, ou à des cryptochromes comme pour les animaux, mais ces processus ne sont pas sensible à la polarisation du champ, alors que cette sensibilité existe dans cette expérience.
    Les chercheurs pensent que ces champs agiraient sur des particules de magnétite, tout petits grains existant dans les membranes des neurones, qui seraient alors agités de mouvements et laisseraient entrer des ions, qui modifieraient l’état électrique du neurone.
    Cette perception n’a lieu que lorsque le champ magnétique est orienté vers le bas, ce qui est le cas pour le champ magnétique terrestre.
    On peut se demander si Homo spiens, qui a effectué de nombreuses migrations, était sensible au champ magnétique, et que l’homme en évoluant, aurait perdu cette capacité, devenue peu utile.
    Il y a un an, des chercheurs de Munich ont découvert dans des cerveaux (postmortem évidemment), la présence de magnétite, principalement dans le cervelet qui contrôle notre marche debout.

    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.

Dimanche 8 juillet 2018 à 14:35

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

     Quand on parle du système nerveux et du cerveau, on examine le fonctionnement des neurones, cellules à l’origine de l’influx nerveux , de toutes nos pensées et nos réactions.
    On ne cite presque jamais les « cellules gliales », aussi nombreuses dans le cerveau que les neurones, qui ont cependant une importance vitale, et occupent environ 50% du volume cérébral.
    Ces cellules assurent jouent un rôle de protection du tissu nerveux en apportant une structure de soutien aux neurones et à leurs prolongements, produisent la myéline qui entoure les axones; elles maintiennent la composition du flux sanguin, facilitent l’accès des nutriments et de l'oxygène, éliminent les déchets,  les cellules mortes et les cellules étrangères pathogènes.
    De plus, ce qui est moins connu, ils participent à la diffusion de messages nerveux, mais à faible vitesse.
    Contrairement à la grande majorité des neurones, les cellules gliales peuvent se diviser par mitose.

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    Les astrocytes constituent la majorité des cellules gliales; ce sont des cellules en forme d’étoiles, ayant un  cytoplasme et un noyau, mais surtout de très nombreux prolongements qui remplissent tout le cerveau et forment même un film protecteur au contact des méninges (la muqueuse qui entoure le cerveau).
    Un même astrocyte peut être en contact avec plusieurs milleiers de synapses d’une même zone.
    ils forment un tissu de soutien, support physique tridimensionnel, qui aide les neurones et leurs prolongements à s’organiser et stimulent la formation des synapses : un neurone au voisinage d’un astrocyte a davantage de synapses.
    Leurs « pieds » entourent certaines synapses pour les protéger, et peuvent détruire les excédents de neurotransmetteurs ou au contraire en fournir, mais ils « écoutent » également les synapses et transmettent des signaux à d’autres astrocytes, sous forme de bouffées de calcium, à travers les « jonctions gap ».
    C’est une transmission lente, mais multidirectionnelle et à longue distance.

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    Les astrocytes envoient des prolongements et de nombreux « pieds » sur les vaisseaux sanguins du cerveau. Ils provoquent l’extension et la contraction des vaisseaux sanguin en fonction du besoin.
    La barrière hémato-encéphalique est constituée de cellules endothéliales, qui tapissent la paroi des vaisseaux sanguins. Les pieds des astrocytes incitent ces cellules à former des jonctions étroites (« tight »), qu’ils recouvrent de leurs pieds et protègent ainsi le cerveau des microbes et des substances toxiques. (voir le schéma ci-contre).
    Par ailleurs ils débarrassent le cerveau des cellules mortes et des déchets divers et les évacuent vers le système sanguin. A l’inverse ils facilitent le transport de l’oxygène et des nutriments vers les neurones (notamment un sucre indispensable aux neurones, le lactate).

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   Les oligo-dendrocytes sont des cellules plus petites que les astrocytes et qui possèdent moins de prolongements. Ils fabriquent une gaine graisseuse isolante autour des axones, augmentant ainsi de façon considérable la vitesse de transmission de l’influx nerveux. Il existe des petites portions d'axone non recouvertes de myéline appelées nœuds de Ranvier. C’est à cet endroit que se concentrent les canaux sodiques et potassiques et que se forme l’influx nerveaux par dépolarisation, qui « saute » d’un nœud de Ranvier à l’autre.


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    Les cellules microgliales, à petit noyau dense et de forme étoilée, sont mobiles. Ce sont des macrophages qui phagocytent les corps étrangers, notamment microbes. Leur corps enfle et leurs bras se referment sur la proie.. Ce sont des agents immunitaires.

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    Les cellules de Schwann (ou neurolemmocytes) sont une variété de cellules gliales qui assurent principalement l'isolation myélinique des axones du système nerveux périphérique des vertébrés. Elles jouent le même rôle que les oligo-dendrocytes jouent dans le cerveau, où les cellules de Schwann ne sont pas présentes.

Samedi 3 février 2018 à 11:55

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

Dans l’article précédent, j’ai essayé de commencer à définir ce qu’était « la conscience » au sens de « être conscient ».
    Aujourd’hui je vais essayer de le préciser et de parler d’un outil tout récent de mesure, décrit dans un article que j’ai lu dans la revue « Pour la Science ».

    En fait la conscience n’est pas manichéenne. On n’est pas conscient ou non conscient : il y a une gradation continue d’états que les médecins distinguent sur le schéma ci-dessous, la conscience complète étant obtenue quand on est réveillé.
    Ne pas confondre conscience et attention. Certes on ne peut faire attention si on n’est pas conscient, mais on peut être conscient et même éveillé et ne pas être attentif.

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    Les médecins distinguent d’abord ce que l’on appelle un « état non répondant », même si la personne dans le coma reste les yeux ouverts et en apparence éveillée. Dans cet état il n’y a aucune communication possible. Seuls les centres cérébraux de base indispensables à la vie et certains circuits réflexes comme ceux des mouvements des yeux ou de déglutition fonctionnent. Le patient ne répond pas à des stimuli sensoriels. Toutefois rien ne nous indique ce que peuvent ressentir intérieurement ces patients.

    La catégorie suivante est celle de toutes les personnes endormies en sommeil profond et des patients mis sous anesthésie pour une opération.  Il n’y a pas de communication, mais l’activité du cerveau reste importante : en fait il y a déconnexion du monde réel, car les centres d’interprétation des sens ne fonctionnent plus, le thalamus ne leur transmettant plus les influx nerveux.
    On peut assez facilement réveiller une personne endormie, mais par contre l’éveil n’est pas immédiat dans le cas d’une anesthésie. Mais chaque patient a une réaction différente vis à vis des anesthésiants, et il faut surveiller en permanence l’électroencéphalogramme pour éviter que le patient ne se réveille en pleine opération. Les neurones oscillateurs du pont cérébral imposent une fréquence basse de quelques hertz au thalamus, qui fonctionne au ralenti : les centres d’interprétation des sensations et le cortex préfrontal sont déconnectés; l’anesthésiant bloque en outre les influx nerveux de la douleur remontant vers l’hypothalamus.

    L’état suivant est celui de conscience minimale. Une communication minimale est possible. On peut obtenir une réponse à certains stimuli, des changements dans le regards, certains gestes minimaux volontaires éventuels, voire percevoir certaines réactions d’émotions. Le patient peut même émettre des sons, mais non des paroles. On est à la limite de la conscience.

    Viennent ensuite le sommeil paradoxal ou le réveil après anesthésie.
L’individu est encore coupé du réel, les centres d’interprétation des sens n’interprétant pas les signaux venus de l’extérieur, mais traitent des signaux internes (j’en reparlerai dans un nouvel article sur le rêve).
    Il y a réaction à des stimuli, même à la parole ou à des événements extérieurs, mais ces réactions sont inconscientes. Le cortex préfrontal  est presque complètement déconnecté et les centres moteurs sont inhibés (sauf les mouvements des yeux).

    Le syndrome d’enfermement en bout de schéma est une affection particulière dans laquelle le patient est éveillé et totalement conscient, voit tout et entend tout, mais ne peut ni bouger ni parler, en raison d'une paralysie complète des muscles, excepté le mouvement des paupières et des yeux. Les facultés cognitives  sont intactes. Il est consécutif à un AVC du tronc cérébral qui coupe la communication entre les centres moteurs et le corps, via la moelle épinière.

    Quelles sont les théories de la conscience ?
    L’une des plus vraisemblable, due à l’origine à un neurologue de l’université du Wisconsin, Giulio Tononi, considère que le cerveau doit être à la fois capable de gérer d‘énormes quantités d’information provenant de centres différents, et de les intégrer de façon cohérente, mais aussi de faire la différence entre des informations voisines, comme par exemple reconnaître des visages.
    La conscience ne serait pas localisée à un endroit particulier du cerveau.
    Il y aurait deux architectures différentes : l’une est constituée de centres ayant des fonctions définies et pouvant fonctionner en permanence, en parallèle : par exemple les centres d’interprétation des sens, de reconnaissance des visages, du langage, les centres moteurs …. C’est une architecture modulaire peu connectée.
    Une seconde architecture est un système de nombreux neurones interconnectés, qui prend en charge les « synthèses » d’informations issues des modules du précédent système. A chaque moment ce second système saisit une scène qui correspond à une synthèse et les trois acteurs principaux sont le cortex préfrontal, chef d’orchestre du cerveau, l’hippocampe, organisateur de la mémoire, et les zones de mémoire associative.
    Un exemple concret : si on fait voir une phrase de façon subliminale (au dessous d’un seuil conscient de perception de 0,04 seconde), celle-ci est cependant entendue et lue, mais tout s’arrête là dans le cerveau. Au dessus de ce seuil, de nombreux autres centres s’activent, car le cerveau envoie l’information à tous les centres susceptibles de s’en servir, et notamment au chef d'orchestre, le cortex préfrontal, notamment pour comprendre la phrase et mémoriser l’information, voir déclencher une action. La phrase est devenue consciente.
    Chez les patients inconscients, les centres modulaires peuvent continuer à fonctionner, s’ils ne sont pas détruits, mais l’information qu’ils élaborent n’est pas transmise aux autres et ne provoque donc pas de réaction.
   
    Dans le prochain article, je parlerai d’une mesure de l’état de conscience.

Mercredi 31 janvier 2018 à 10:41

Notre cerveau; nos sens; système nerveux

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    Il m’arrive de discuter avec des correspondants ou des amis de la « conscience ».
    Mais, en français, ce mot est ambigu, car il a, soit un aspect moral, désignant le sentiment de responsabilité de nos actions vis à vis du Bien et du Mal, (ou de la conformité aux lois et règles), soit il désigne l’état de notre cerveau vis à vis du monde extérieur, qui reçoit des sensations, des perceptions et en est ou non « conscient », c’est à dire que nous nous rendons compte de ces stimuli de notre environnement, ou non et ils sont alors « inconscients ».
    Et le mot conscience est encore plus général, puisqu’il s’applique non seulement aux sensations, mais au fait que nous sommes conscient d’être vivant et d’être une personne bien définie, différente de nos voisins : c’est la « conscience du moi ».

    Nous vivons cela tous les jours et aussi dans des cas exceptionnels.
    Tous les jours je m’endors. Je ne suis plus conscient alors de ce qui se passe autour de moi, et même si je rêve, cela n’a aucun rapport avec ce que seraient mes perceptions réelles de l’environnement si j’étais éveillé. Et quand je me réveille, peu à peu, je reprends conscience de ce qui est autour de moi, de ce que j’entends, que je vois, que je touche, que je sens ou d’une saveur, et en même temps, je sais à nouveau inconsciemment que je vis et que moi, j’existe. « Je pense donc je suis » disait Descartes.
    J’ai un jour subi un examen de l’estomac et on m’a endormi quelques minutes. Lorsque l’anesthésiste a injecté le produit, je l’ai vu faire et tout à coup, je n’ai plus de souvenir. Par contre j’ai ensuite celui de m’être soudainement « réveillé » et d’avoir vu le médecin qui rangeait ses instruments, alors qu’on m’emmenait. Plus aucune sensation ou du moins, plus de conscience pendant ces quelques minutes d’anesthésie.
    Etant jeune , j’étais en vélo dans une rue étroite, et en bas d’une descente, à un croisement, je suis rentré dans la remorque d’un camion qui passait au carrefour. Le cadre de mon vélo a plié, amortissant le choc, mais j’ai défoncé une planche de la remorque avec ma tête et j’ai été trois heures dans le coma, avec heureusement aucune séquelle. Je ne me souviens que de la rue, pas du camion et rien jusqu’à ce que je me réveille, à l’hôpital, avec mes parents à mes cotés.
    Et il y a des accidentés de la route, dans le coma pendants des semaines, certains présentant in fine, un encéphalogramme plat, leur cerveau s’étant arrêté de fonctionner, signe de la mort, le coeur devant s’arrêter normalement, mais pouvant continuer à  battre s’il est assisté électriquement.
    Voilà des états de conscience différents, mais en quoi diffèrent ils.?

    Le processus général est le suivant : nos sens ont des récepteurs qui captent ce qui se passe à l’extérieur : pour notre vue, l’oeil, si la paupière n’est pas fermée, crée sur la rétine une image de ce qu’il voit, laquelle est transmise par le thalamus, aux centres d’interprétation du cerveau, à l’arrière de notre crâne. (voir mes articles des 4, 6 et 8 mars 2017). Ce traitement est inconscient.
    Nous n’avons conscience de ce que nous voyons que lorsque le thalamus transmet en retour au cortex préfrontal l’interprétation des informations visuelles faite par ces centres de traitement. Nous n’avons pas conscience des informations que notre cerveau possède si elles ne sont pas transmises au cortex préfrontal.
     La conscience exige donc que les organes des sens fonctionnent, que les centres d’interprétation fassent cette tâche, et que le cortex frontal en reçoive le résultat.
   
    Sauf dégradation physiologique, ou obstruction volontaire (fermeture des paupières, boules quies, ne pas toucher avec la main…), nos organes de sens fonctionnent en général.
    La transmission au thalamus peut être arrêtée (destruction du nerf optique par exemple).
    Le thalamus peut ensuite ne pas transmettre les informations au centre d’interprétation, qui ne font donc pas leur tâche habituelle. C’est ce qui se passe pendant le sommeil (voir mon article du 8 mars 2017). Et évidemment rien n’est transmis au cortex préfrontal.
    Enfin les sens et leurs centres d’interprétation peuvent fonctionner, mais l’information rester inconsciente car non transmise au cortex préfrontal.

    Mais ce n’est pas aussi simple que cela, car il n’y a pas que nos sens qui nous relient à l’extérieur. Il y a aussi les informations liées à notre corps, qui ne passent pas par le thalamus, mais par l’insula ou l’hypothalamus pour la douleur.
    Et nos émotions mettant notamment en jeu le cerveau émotionnel.

    De plus les phénomènes dus au sommeil, à l’anesthésie, au coma, sont différents, (ne parlons pas de l’hypnose que l’on connaît encore plus mal), et ils varient d’une personne à l’autre.
    En fait on manque d’outils pour pouvoir mesurer l’état du cerveau dans ces circonstances différente, pour mesurer « la conscience ».
    J’en reparlerai dans un prochain article.

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.

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