Mardi 21 décembre 2010 à 8:11

Biologie, santé.

Dans les articles précédents je vous ai parlé de la notion biologique du temps “circadien” c’est à dire des horloges biologiques qui réglaient notre vie physiologique et en partie psychologique sur l’alternance des jours et des nuits et des saisons.

    Aujourd’hui je vous parlerai d’horloges biologiques qui régissent des durées plus courtes.   
    À une autre échelle, celle des durées brèves (inférieures à la minute), le temps est également une source d'information que l'on doit percevoir avec précision afin de réagir de façon adaptée à l'environnement. Les exemples abondent. Le silence de mon interlocuteur signifie t’il qu'il a terminé et que je peux prendre la parole? Ai je encore le temps de traverser, alors que le feu piéton clignote depuis un moment? Ai-je le temps de poser mes sacs par terre avant que l'ascenseur n'arrive?    
    Aujourd'hui de nombreuses recherches tentent de découvrir les structures cérébrales responsables de notre perception du temps, mais cette horloge cérébrale est encore mal comprise. Si les neurobiologistes parlent (et je le répèterai après eux, en termes imagés de "sablier cérébral", "d'interrupteur" ou "d'accumulateur", ces schémas sont plus des métaphores que moléculaires ou cellulaires, mais certaines aires cérébrales de la perception du temps ont  été identifiées.
    Les neurobiologistes ne peuvent expérimenter que sur les animaux et là on ne peut leur demander d’évaluer le temps qui passe ! On peut monter des expériences avec des sujets qui font des exercices sur ordinateur - comme évaluer le temps passé entre deux signaux -, et enregistrer en RMN les activités cérébrales. On peut enfin examiner le comportement de personnes ayant subi, lors d’accidents ou de maladies, des lésions cérébrales.
    Un test commode du bon fonctionnement de l’horloge est le fait que en moyenne, les erreurs commises pour évaluer un temps sont à peu près proportionnelles à la durée (si on fait une erreur de 100 ms pour évaluer une seconde, on fera environ une erreur de 200 ms pour évaluer deux secondes).   
   Les chercheurs ont découvert que notre organisme comportait une base de temps qui accumulait des impulsions, un autre accumulateur “totalisateur partiel”, et un "interrupteur", ces deux derniers étant parfois comparés à un “sablier”.
    Mais le totalisateur partiel et l’interrupteur ne fonctionnent que lorsque le sujet évalue une durée, alors que la base de temps et les impulsions qui s’accumulent fonctionnent en permanence. Des structures coordinatrices interviennent en outre.

    Par ailleurs on a constaté que les anomalies concernant le neurotransmetteur “dopamine” (dont je vous ai parlé à propos de apprentissages et des addictions) entrainaient des erreurs d’évaluation du temps.
   
    Où l’horloge est elle localisées et quelles autres structures sont impliquées?
    L’horloge cérébrale semble surtout localisée dans les “noyaux gris centraux” (voir figure) qui utilisent la dopamine comme neurotransmetteur, mais il n’est pas certains qu’ils soient les seuls centres responsables de cette base de temps.
    Certains biologistes pensent que des neurones du tronc cérébral     qui constituent des oscillateurs à 40 et 80 hz, pourraient être les métronomes de l’horloge (comme un “étalon de temps”.), mais ce ne sont pas eux qui constitue l’horloge des temps courts.
    La perception du temps nécessite une horloge interne spécifique (les impulsions qui s'accumulent) et un interrupteur qui autorise ou non leur stockage partiel dans un totalisateur, mais aussi des mécanismes non spécifiques : une mise en mémoire des durées à estimer et un mécanisme de comparaison permettant de décider si la durée étudiée est ou non supérieure à une durée de référence.
    Par exemple s'il faut comparer deux sons de durées différentes, on doit les mémoriser, les comparer et ensuite décider lequel est le plus long. S'il faut produire un mouvement d'une durée précise, il faut disposer d'une mémoire de cette durée et d'un mécanisme permettant la comparaison du mouvement en cours à la durée stockée en mémoire.
    Ainsi, d'autres structures que les noyaux gris - en l'occurrence les aires impliquées dans la mémoire - sont indispensables, quoique non spécifiques, pour évaluer des durées.
    On sait que le cortex préfrontal qui gère les mémoires de travail à court terme et dialogue avec l’hippocampe, est essentiel pour les mises en mémoire et le rappel des souvenirs et données;
    Le cortex préfrontal est donc indispensable à l’évaluation des durées, mais il n’est pas spécifique de cette fonction.
    De même des troubles du cervelet empêchent de bien coordonner nos mouvements et de les synchroniser, mais ce n’est pas spécifique de la mesure du temps.

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    Des études très récentes ont permis de localiser le “sablier cérébral”
    Au laboratoire de neurobiologie du Service de Santé des Armées a Toulon et au centre IRM de la Timone à Marseille, une équipe a observé I'activité cérébrale de personnes se concentrant plus ou moins sur la durée d'affichage d'une tache lumineuse sur un écran d'ordinateur.
    Les neurobiologistes ont observé que certaines zones cérébrales s'activent d'autant plus que I'attention est portée sur le temps : il s'agit de I'aire motrice supplémentaire, du striatum et du putamen, ces deux derniers centres faisant partie des noyaux gris centraux.. (voir schéma)
   

    Comment fonctionne ce senseur du temps ?
    Dans le striatum, les neurones métronomes envoient des impulsions qui battent la mesure du temps cérébral. Ces impulsions sont produites nuit et jour, quelle que soit I'attention consacrée au temps qui passe. C'est en quelque sorte la source du sablier cérébral, “l’oscillateur à quartz “ de notre montre cérébrale.
    Le putamen serait l’interrupteur qui “ouvre le sablier” et I'aire motrice supplémentaire jouerait, vis-a-vís de cette source, le rôle d'un accumulateur d'impulsions, d’un totalisateur partiel.
    Lorsqu'une personne se concentre sur le temps qui passe, son aire motrice supplémentaire s'activerait, et recueillerait les influx émis par le striatum.        
    Au contraire, quand elle prête peu d'attention au temps, I'aire motrice supplémentaire serait peu active et ne récolterait qu'une fraction des pulsations.        
    Le voyageur captivé par son livre qui oublie le temps qui passe et rate la station où il doit descendre, ne recueillerait pas assez d'impulsions pour atteindre le  niveau correspondant à la durée réelle.
    La dopamine augmenterait la transmission des impulsions vers I'aire prémotrice supplémentaire, si bien que la perception d'une durée donnée, correspondant à I'accumulation d'un nombre donné d'impulsions, prendrait moins de temps réel. Un tel dispositif cérébral précise la relation entre temps réel et temps psychologique perçu par la conscience;: le générateur d'impulsions reflète I'écoulement du temps réel, car iI est peu influençable par notre état attentionnel et au contraire, l'aire motrice supplémentaire rendrait compte des variations du temps subjectif en fonction de I'attention que I'on y porte.

    Pourquoi I'aire motrice supplémentaire, qui participe en priorité aux représentations mentales des mouvements du corps, déterminerait elle la perception du temps ?
    Le premier temps perçu par le petit enfant est le temps de ses actions. Quand on lui demande de patienter cinq minutes, ou d'aller ranger ses jeux, iI apprend à relier une activité à sa durée. Ainsi, ses aires cérébrales pilotant les mouvements sont peu à peu associées à une perception mentale du temps.
   
Chez I'adulte, cette perception emprunte encore ces schémas originels de y plus de 2000 ans,

    Aristote ne soutenait-iI pas que le temps est la mesure du mouvement?
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