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Langage et Cerveau

L3 neurosciences

I. Découverte des aires cérébrales du langage

1. La neuropsychologie: Etude des aphasies 2. L’apport de l’imagerie3. Les données de la stimulation intra-cérébrale

II. Bases physiologiques de la lecture

1. L’alexie2. « Visual Word Form Area » ou la spécificité de territoire corticaux pour les mots écrits3. Accès au sens

• 3 axes de recherches :

– Neuropsychologie: étude des patients cérébro-lésés

– Imagerie cérébrale (TEP, IRMf, MEG, EEG)

– Enregistrement et stimulation intracérébrale sur sujet éveillé

I. Découverte des aires du langage dans le cerveau

Neuropsychologie du langage: L’étude des aphasies

• Neuropsychologie ou méthode anatomo-clinique = faire des corrélations entre les déficits fonctionnels et les

lésions de certaines aires du cerveau.

• Aphasie : perte partielle ou complète de l’utilisation du langage consécutive à des lésions cérébrales, le plus souvent sans altération des facultés cognitives, ni de l’aptitude à mobiliser les muscles utilisés dans l’articulation des mots.

Aphasie de Broca

• Patient Leborgne : “Tan”

Broca, 1865Broca (1861)

Aphasie de Broca

• Trouble de la production orale et écrite (sait quoi dire mais ne peut pas)

• Débit de parole lent voire stéréotypé (tan tan) -difficulté à trouver les mots (incapacité = anomie)

• Agrammatisme• Problèmes de répétition (“le hibou a gobé le vers

charnu “ donne « bigabou a bogué… »)• Compréhension relativement bonne

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Aphasie de Broca

• Lésion dans la partie postérieure du lobe frontal gauche (BA 44, 45)

� Aire de Broca liée à la production de parole“Nous parlons avec l’hémisphère gauche”

Test de Wada

Anesthésie de l’hémisphère gauche � expression orale altérée

96 % de la population ont l’hémisphère gauche dominant pour le langage

Latéralisation

Aphasie de Wernicke

• Comprehension très altérée• Production intacte• Discours incohérent et dénué de sens (jargon)• Pas de difficultés avec les mots à contenu ou de fonction• Erreurs paraphasiques (libellule devient libebulle ou

papillon)

Wernicke (1874)

Aphasie de Wernicke

Écriture par copie

• Lésion de la partie postérieure du lobe temporal gauche = gyrus temporal supérieur (BA 22, 41, 42…) = surface supérieure du lobe temporal entre le cortex auditif et le gyrus angulaire)

� Aire de Wernicke liée à la reconnaissance des motsauditifs

Aphasie de Wernicke Aphasie de conduction

• Compréhension bonne• Langage fluide• Trouble dans les tests de répétition: transformation,

omission, erreurs paraphasiques

� Lésion des fibres du faisceau arqué

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Modèle de Wernicke-Geschwind

Répétition de mots entendus

Cortex auditif

Wernicke (image auditive des mots)

Broca (image motrice des mots)

Cortex moteur

Ecoute de mots Production de mots

Petersen, 1988

L’apport de l’imagerie

… ou voir en temps réel l’activité du cerveau lors de l’exécution d’une opération mentale

-Aires temporales supérieures droite et gauche (siège des représentation auditives primaires)

-Cortex temporal moyen gauche (analyse de parole)

-région précentrale gauche (proche de Broca)

- Cortex moteur droit et gauche

• Penfield et Roberts (1959)• La stimulation de certaines zones interfère avec la

parole.

Wilder Penfield

Les données de la stimulation intra-cérébrale

Les données de la stimulation intra-cérébrale

A= arrêt du discours; N= anomie; G= erreurs grammaticales; J= jargon; R= impossibilité de lire; M= mouvement anormaux de la face

Ojeman, 1979

– Beaucoup de variation individuelle : taille des zones, effets dans chaque zone.

– Pas de localisation précise

– Stimulation en dehors des zones du langage affectent aussi le langage

– Stimulation des zones du langage affecte plus que le langage (motricité de la face, mémoire à court terme, lecture)

Les données de la stimulation intra-cérébrale

II. Bases physiologiques de la lecture1. L’alexie pure

1887 : Monsieur C- Perte de la capacité de lire- Langage oral intact- Bonne acuité visuelle - Reconnaissance des objets, des visages, des dessins, et même des chiffres largement préservée- Ecriture intacte - Reconnaissance tactile ou gestuelle des lettres normale

� Existence d’un centre visuel spécialisé pour la lecture

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• Autopsie du cerveau : HD intact ; lésions de HG dans la partie postérieure (lobe occipital)

• Lésion d’une partie la substance blanche à gauche

• Lésion des connexions du corps calleux (responsable de l’entrée des informations en provenance de l’HD)

� Lésion affecte la transmission des informations vers le « centre visuel des lettres » (gyrus angulaire ?)

Le modèle de Déjerine

Illustration issue de « Les neurones de la lecture » Dehaene

Analyse moderne des lésions: identification de la région occipito-temporale ventrale gauche (entre le lobe occipital et le lobe temporal)

Lecture de mots

Petersen, 1988

- Régions occipitales bilatérales

- Région occipito-temporale ventrale gauche

Imagerie de la lecture

Région occipito-temporale ventrale gauche

= porte d’entrée vers les aires du langage.

Dehaene, 2002Division des compétences dans la région occipito-temporale

Illustration issue de « Les neurones de la lecture » Dehaene

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Tarkiainen, 2002

Reconnaissance des mots vs. Reconnaissance des visages

� HD dominant pour la reconnaissance des visages

�HG dominant pour la reconnaissance des mots

Activation initiale bilatérale puis adressage selon le type d’information

Illustration issue de « Les neurones de la lecture » Dehaene

Réponse invariante de la région occipito-temporale ventrale gauche quelle que soit la position des mots.

Nous reconnaissons les mots quelques soit la position qu’ils occupent = Invariance pour la position

L’invariance spatiale nécessite une transmission des informations visuelles par le corps calleux

150 ms

200 ms

La voie visuelle ventrale collecte les informations sur l’identité du mot en moins de 200 millisecondes

Lésions du corps calleux � absence d’activation de la région occipito-temporal gauche � perte de la capacité de lire des mots présentés àgauche = syndrome d’ « hémi-alexie »

Nous comprenons les mots qu’ils soient écrits en majuscule ou en minuscule = Invariance pour la « casse »

Dehaene et al., Nature Neuroscience, 2001

Same word: radio – radio vs. RADIO – radio

Different word: miel – radio vs. MIEL - radio

Méthode d’ « amorçage subliminal »

• Sensibilité de la région occipito-temporale ventrale gauche à la fois pour radio-radio mais aussi pour RADIO -radio

• Sensibilité du cortex extra-striée lorsque les stimuli sont strictement identiques (radio – radio)

•Pas de réponse pour RADIO - radio

Dehaene et al., Nature Neuroscience, 2001

� Région occipito-temporale ventrale gauche reconnait que « A » et « a »correspondent, à un niveau abstrait, au même stimulus

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Spécificité de la région occipito-temporale ventrale gauche pour la lecture

� la région occipito-temporale ventrale gauche ne traite que les chaines de lettres régulières

Vinckier et al., 2007

Accès au sens

• Connectivité importante de la région occipito-temporale vers de nombreuses aires associatives

� région occipito-temporale = aiguilleur qui distribue très largement l’information sur l’identité des mots et la projette simultanément à de nombreuses régions corticales

Marinkovic, 2003

-pole occipital, siège des représentations visuelles précoces

- Vers 170 ms, activation bascule dans l’hémisphère G où elle demeure restreinte à la région occipitale ventrale

-vers 250 ms, l’activité explose et envahit une vaste proportion des 2 lobes temporaux dans les régions supérieures, moyennes et inférieures

-Vers 300 ms, extension de l’activation au sein de l’hémisphère gauche y compris le pole temporal, l’insula antérieure et la région de Broca.

-ensuite, envahissement de nouvelles régions frontales et retour vers les régions visuelles postérieures.

Illustration issue de « Les neurones de la lecture » Dehaene

3 images « palmier », « pyramide » « marteau » quelles images vont ensemble ?

Accès au sens

-arrière de la circonvolution temporale moyenne

- face ventrale du lobe temporal,

-partie triangulaire de la région frontale inférieure

Illustration issue de « Les neurones de la lecture » Dehaene

Jobard et al., 2002

• Amorcage subliminal: « sofa » - « canapé »�Activation région temporale moyenne gauchecette région est sensible à la relation sémantique entre les

2 mots

• Région temporale latérale = médiateur entre la forme des mots et les éléments de sens qu’ils évoquent.

• Subdivision de la région temporale latérale en sous-région selon la catégorie de mots àlaquelle nous accédons (visages, personnes, outils).

Martin et al., 1996

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• Chacune de ces sub-divisions est chargée de collecter les fragments de sens d’origines différentes :

- Région pariétale : nombres, parties du corps- Cortex occipital : couleur- V5 : mouvement- Cortex précentral et pariétal antérieur : actions et gestes- Aire 10 de Broadmann : interprétation des intentions et des croyances d’autrui- Pôle temporal : noms propres

Organisation distribuée de la mémoire sémantique

Allport (1985)

Pulvermuller et al., 2005

« mordre » vs. « écrire » vs. « marcher »

Pulvermuller, 2005