Qu’est-ce que les neurosciences ont à dire sur ce que nous...
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Comment on ne peut plus concevoir le cerveau au XXIe siècle Qu’est-ce que les neurosciences ont à dire sur ce que nous sommes ?
Qu’est-ce que les neurosciences ont à dire sur ce que nous ...lecerveau.mcgill.ca/flash/pop/pop_pres/Conf%E9rence%202%20f%E9… · ex.php/CCNBook/Neuron Les neurosciences computationnelles
Comment on ne peut plus concevoir le cerveau au XXIe siegravecle
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Quelle serait la meilleure meacutetaphore pour le cerveau
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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1- Cerveau
85 milliards de neurones (et autant de cellules gliales)
Chaque neurone peut recevoir jusqursquoagrave 10 000 connexions
environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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environ 20 cm
Alors 02 m x 02 m 0000 001 m = 40 000 m = 40 km
Quelle devrait ecirctre la taille drsquoun cerveau dont les synapses auraient la taille de deux poings
laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Rien en biologie nrsquoa de sens si ce nrsquoest agrave la lumiegravere de lrsquoeacutevolution raquo
- Theodosius Dobzhansky (1900-1975)
laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquothinspQuand vous prenez conscience de votre existence vous faites lrsquoacte le plus extraordinairement complexe qui nrsquoait jamais eacuteteacute fait dans lrsquoUnivers et cela exige que 100 milliards de milliards de milliards de quarks et drsquoeacutelectrons jouent un rocircle preacutecis pour que vous soyez en mesure de penserthinspraquo Plus de 137 milliards drsquoanneacutees drsquoorganisation et de complexification depuis le Big Bang ont eacuteteacute neacutecessaires pour concreacutetiser ce simple fait raquo - Hubert Reeves
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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(Creacutedit modifieacute de Robert Lamontagne)
Eacutevolution cosmique chimique et biologique
Croissance de complexiteacute
(ce qui ne veut pas dire que lrsquohumain en soit la finaliteacute )
Vous ecirctes neacutes il y a 137 milliards
drsquoanneacutees
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Nutriments
Nutriments
Deacutechets
Deacutechets
Meacutetabolisme
Frontiegravere (membrane)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Crsquoest quoi une cellule (agrave part le fait que crsquoest lrsquoeacuteleacutement de base de tout ecirctre vivant)
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Une cellule est un laquo systegraveme ouvert raquo formant un reacuteseau complexe continuellement en train de srsquoauto-produire
Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Bref les premiegraveres cellules vivante sont deacutejagrave infiniment complexes
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Les reacuteseaux complexes se laquo compartimentalisent raquo
httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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httpwwwslidesharenetitutorevolution-and-changes
httpsenwikipediaorgwikiAbiogenesis 600 mya
Et puis apregraves des essais infructueux il y a environ 2 milliards danneacutees leacutemergence de la vie multicellulaire apparaicirct veacuteritablement il y a un peu plus de 600 millions drsquoanneacutees
Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Hormones (systegraveme endocrinien)
Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Hormones (systegraveme endocrinien)
hellipmais aussi neurotransmetteurs et reacutecepteur des neurones du systegraveme nerveux
Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Chez les multicellulaires on va aussi assister au pheacutenomegravene de speacutecialisation cellulaire
Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Mais avant de poursuivre avec lrsquoavegravenement des systegravemes nerveux chez les animauxhellip
il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
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K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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il faut rappeler ici le 2e principe de la thermodynamique
laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo La seule raison drsquoecirctre drsquoun ecirctre vivant crsquoest drsquoecirctre crsquoest-agrave-dire de maintenir sa structure raquo - Henri Laborit
Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Plantes
photosynthegravese gracircce agrave lrsquoeacutenergie du soleil
Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Animaux
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Systegravemes nerveux
Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Aplysie (mollusque marin)
Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Une boucle sensori - motrice
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip
Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Pendant des centaines de millions drsquoanneacutees crsquoest cette boucle-sensorimotrice qui va se complexifierhellip hellipet lrsquoune des variantes sera nous
Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Le cerveau humain est encore construit sur cette boucle perception ndash action mais la plus grande partie du cortex humain va essentiellement moduler cette boucle comme les inter-neurones de lrsquoaplysie
laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Je bouge alors je suis raquo - Rodolfo Llinas
laquo Je peux donc je suis raquo - Evan Thompson
Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Ces aires associatives ont pris beaucoup drsquoexpansion durant lrsquoeacutevolution des mammifegraveres
laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo penseacutee plus abstraite raquo
pour culminer chez lrsquohumain ougrave elles sont plus ou moins deacutetacheacutees des cortex sensoriels
laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Lrsquoeacutevolution travaille sur ce qui existe deacutejagrave [hellip] La seacutelection naturelle opegravere agrave la maniegravere non drsquoun ingeacutenieur mais drsquoun bricoleur un bricoleur qui ne sait pas encore ce qursquoil va produire mais reacutecupegravere tout ce qui lui tombe sous la main raquo
- Franccedilois Jacob (Le Jeu des possibles 1981)
Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Le cerveau humain actuel srsquoinscrit donc dans une longue eacutevolution qui a faccedilonneacute ses circuits
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
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On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Durant le deacuteveloppement le cortex des mammifegraveres possegravede lrsquoaugmentation relative de taille la plus grande de toutes les structures ceacutereacutebrales
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
von Economo and Koskinas 1925 Russian school (Sarkisov) 1949
Carte baseacutees sur la cytoarchitecture cest-agrave-dire la densiteacute la taille des neurones et le nombre de couches observeacutees sur des coupes histologiques
Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
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Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Et lrsquoon sait aujourdrsquohui qursquoeffectivement cette organisation en diffeacuterentes couches du cortex nrsquoest pas sans rapport avec les capaciteacutes computationnelles drsquoune reacutegion corticale donneacutee
En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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En plus de cette organisation en couches horizontales dans le cortexhellip
(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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(pas visible par coloration comme les couches du cortex
On a aussi deacutecouvert dans la 2e moitieacute du XXe siegravecle une organisation en colonne Les neurones ont des connexions preacutefeacuterentielles agrave la verticale
plus fonctionnelles qursquoanatomiques)
Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
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Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Mecircme srsquoil est difficile de deacutefinir une colonne corticale de faccedilon formelle la notion demeure attrayante parce qursquoelle suggegravere qursquoon peut simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral
Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
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Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Donc cela suggegravere qursquoon pourrait simplifier lrsquoinsurmontable complexiteacute du cacircblage ceacutereacutebral en un arrangement de drsquouniteacutes similaires organiseacutees en parallegravele
Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Le problegraveme devient soudainement plus abordable comprenez une colonne ldquogeacuteneacuteriquerdquo et vous les comprendrez toutes
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
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httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Gracircce agrave leurs prolongements les neurones creacuteent des reacuteseaux tregraves interconnecteacutes ougrave lrsquoactiviteacute drsquoun neurone peut influencer lrsquoactiviteacute drsquoautres neurones eacuteloigneacutes
Il y a aussi des circuits neuronaux entre diffeacuterentes structures ceacutereacutebrales comme le cortex et le thalamus
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
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Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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matiegravere grise corps cellulaires des cellules du cerveau les neurones
= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
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Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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= cellule speacutecialiseacuteehellip
Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Mais il y a aussi laquo lrsquoautre moitieacute du cerveau raquo les cellules gliales (en rouge ici et les neurones en vert)
85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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85 000 000 000 neurones
85 000 000 000 cellules gliales
+
Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
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Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
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On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Cellules gliales dont on commence agrave deacutecouvrir lrsquoeacutenorme contribution Et qui forment avec les neurones un reacuteseau drsquoune incroyable complexiteacute
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
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Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
ldquoThe adaptation of a biological cell into a structure capable of receiving and integrating input making a decision based on that input and signaling other cells depending on the outcome of that decision is a remarkable feat of evolution raquo httpmcacmacmorgmagazines20118114944-cognitive-computingfulltext Dharmendra S Modha Rajagopal Ananthanarayanan Steven K Esser Anthony Ndirango Anthony J Sherbondy Raghavendra Singh Communications of the ACM Vol 54 No 8 Pages 62-71 (2011)
laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Le fait qursquoune cellule vivante se soit adapteacutee en une structure capable de recevoir et drsquointeacutegrer des donneacutees
de prendre des deacutecisions fondeacutees sur ces donneacutees et drsquoenvoyer des signaux aux autres cellules
en fonction du reacutesultat de cette inteacutegration est un exploit remarquable de leacutevolution raquo
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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computation coding + dynamics
Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Mais beaucoup de donneacutees se sont accumuleacutees et montrent qursquoil y a une ldquovaleur ajouteacuteerdquo dans la synchronisation temporelle preacutecise des potentiels drsquoaction
computation coding + dynamics
Lrsquoapproche dominante a toujours consideacutereacute que les neurones encodent lrsquoinformation en terme de leur taux de deacutecharge
et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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et avoir introduit lrsquoactiviteacute eacutelectrique dans ces circuitshellip
Donc apregraves avoir placeacute un peu lrsquoanatomie des circuits nerveuxhellip
on va maintenant observer lrsquoapparition de variations cycliques dans cette activiteacute eacutelectrique agrave diffeacuterentes eacutechelle incluant agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Plusieurs neurones montrent en plus une activiteacute spontaneacutee (cyclique) de base
On a vu que chaque neurone est donc un inteacutegrateur extrecircmement dynamique
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
K
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
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Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
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- Alain Berthoz
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Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
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Meacutemoire Imagination
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Gyoumlrgy Buzsaacuteki les pheacutenomegravenes fluctuants (ou cycliques) comme les oscillations neuronales sont omnipreacutesents dans la nature Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme
Et crsquoest ce qui va permettre agrave de nombreux neurones drsquoavoir une activiteacute spontaneacutee dont le rythme et la signature varie mais qui peuvent faire des bouffeacutees rythmiques par exemple
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes - par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo) Thalamus presque tous les neurones Cortex non Cortex enthorinal (pregraves de lrsquohippocampe) certains neurones
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Les neurones ont des dendrites et des axones pour communiquer rapidement avec drsquoautres neurones
Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
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hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
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Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
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Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Un bref aperccedilu de la pompe au sodiumpotassium
lrsquoune des nombreuses proteacuteines qui rend possible lrsquoinflux nerveux
Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Crsquoest seulement en 2009 que sa structure globale a pu ecirctre observeacutee
Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Et agrave partir de lagrave le cerveau pourra commencer agrave penserhellip
Et ce nrsquoest que dans un articles publieacute dans Nature en octobre 2013 par Kanai et al que lrsquoon a pu deacutemontrer que la pompe ne se trompe pas drsquoions parce qursquoelle change de conformation entre ces deux eacutetapes
Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Les voies nerveuses qui servent souvent vont mecircme pouvoir modifier la microstructure complexe des eacutepines dendritiques pour que le contact synaptique entre deux neurones devienne plus intime
Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
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On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Les neurones pyramidaux du groupe venant de lrsquoenvironnement enrichi ont davantage drsquoeacutepines dendritiques que ceux des rats du groupe standard agrave la fois dans les couches IIIII et VVI
Eacutepines dendritique de neurones du cortex somatosensoriel de rats adultes ayant grandi dans des cages standard ou dans un environnement enrichi durant 3 semaines
Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Wednesday February 03 2016 The neuroscience of poverty httpmindblogdericbowndsnet201602the-neuroscience-of-povertyhtmlutm_source=feedburneramputm_medium=feedamputm_campaign=Feed3A+Mindblog+28MindBlog29 This open source review article by Alla Katsnelson is sobering and worth a read The major foci in the brain that appear to show disparities in poor children are the hippocampus and frontal lobe I pass on this graphic illustrating the decline in total brain gray matter (nerve cell) volume in young children of middle and low socioeconomic status individuals
httpknowingneuronscom20130530what-a-coincidence
On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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On connaicirct plusieurs autres meacutecanismes de plasticiteacute neuronale Exemple la plasticiteacute deacutependante du temps doccurrence des impulsions (en anglais laquo Spike-timing-dependent plasticity raquo ou STDP) mis en eacutevidence plus reacutecemment (deacutebut ndash milieu des anneacutees 1990) Encore une fois ici le reacutecepteur NMDA jouerait un rocircle cleacute gracircce agrave sa capaciteacute agrave deacutetecter les coiumlncidences Et sans cette proteacuteine bien des apprentissages seraient impossibleshellip
Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Introduction - Perspective eacutevolutive
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Et ccedila revient en force ces derniegraveres anneacutees Identification and Manipulation of Memory Engram Cells (2014) Xu Liu123 Steve Ramirez1 Roger L Redondo12 and Susumu Tonegawa12 httpsymposiumcshlporgcontent7959full
What is memory The present state of the engram (2016) httpwwwncbinlmnihgovpmcarticlesPMC4874022
hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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hellipou lrsquoeacutevocation de souvenirs semblables
La theacuteorie de Semon contenait implicitement lrsquoideacutee de ldquopattern completionrdquo comme meacutecanisme de rappel
ldquosi une partie des stimuli originaux sont rencontreacutes agrave nouveau ces neurones constituant lrsquoengramme sont reacuteactiveacutes pour eacutevoquer le rappel de ce souvenir speacutecifiquerdquo
Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Le substrat physique de notre meacutemoire au niveau cellulaire serait donc ces reacuteseaux ou laquo assembleacutees de neurones raquo seacutelectionneacutes (les ldquocell assembliesrdquo de Donald Hebb)
Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Par conseacutequent notre meacutemoire nrsquoest pas stockeacutee dans notre cerveau comme lrsquoest celle drsquoun ordinateur sur un disque dur ou un livre dans un tiroir ou une bibliothegraveque
Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Ces synapses nrsquoeacutetant jamais exactement les mecircmes jour apregraves jourhellip La meacutemoire humaine est forceacutement une reconstruction
Drsquoougrave par exemple le pheacutenomegravene des laquo faux souvenirs raquo
Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
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Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Certains de ces reacuteseaux vont aussi constituer lrsquoautre grande maniegravere qursquoutilise le cerveau pour produire ses rythmes
Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
K
Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Et notre cerveau regorge de forces qui srsquoopposent agrave commencer par les canaux ioniques qui deacutepolarisent ou hyperpolarisent les neurones
Vous vous souvenezhellip laquo Il suffit que deux forces srsquoopposent pour que le calme plat soit rapidement remplaceacute par un rythme raquo
Na
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Donc premiegravere faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les proprieacuteteacutes intrinsegraveque de la membrane du neurone (laquo endogenous bursting cells raquo)
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Une deuxiegraveme faccedilon de geacuteneacuterer des rythmes
- par les connexions entre les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs
Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Attention
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Exemple drsquoactiviteacute rythmique provenant des microcircuits corticaux formeacutes des interneurones et des cellules pyramidales
Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Potentiels drsquoaction niveau laquo micro raquo
EEG niveau laquo macro raquo
Potentiels de champ locaux niveau laquo meso raquo
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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La dimension temporelle de lrsquoactiviteacute ceacutereacutebrale qui se traduit par ces rythmes ceacutereacutebraux est maintenant au cœur des travaux dans des champs de recherche complexes comme le sommeil ou la conscience
Gyoumlrgy Buzsaacuteki - My work httpswwwyoutubecomwatchv=UOwCbtqVzNU
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Car lorsque deux populations de neurones oscillent au mecircme rythme il devient beaucoup plus facile pour elles de synchroniser un grand nombre drsquoinflux nerveux en adoptant simplement la mecircme phase dans leur oscillation
Du coup ce sont des assembleacutees de neurones entiegraveres qui se laquo reconnaissent et se parlent raquo
Les oscillations sont une faccedilon tregraves eacuteconome pour le cerveau de favoriser une synchronisation drsquoactiviteacute neuronale soutenue rappelle Gyoumlrgy Buzsaacuteki
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Drsquoautres rocircles fonctionnels possibles pour les oscillations neuronales
On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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On observe donc la formation drsquoassembleacutees de neurones transitoires rendues possible par des oscillations et des synchronisations
qui se produisent non seulement dans certaines structures ceacutereacutebrales mais dans des reacuteseaux largement distribueacutes agrave lrsquoeacutechelle du cerveau entier
de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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de lrsquoeacutechelle laquo micro raquo
agrave lrsquoeacutechelle laquo macro raquo
Car il faut se rappeler que peu importe lrsquoeacutechelle que lrsquoon considegraverehellip
helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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helliple cerveau est anatomiquement laquo surconnecteacute raquo et doit trouver une faccedilon de mettre en relation (de laquo synchroniser raquo ) agrave tout moment les meilleures laquo assembleacutees de neurones raquo pour faire face agrave une situation
Hypothegravese du laquo Connective core raquo (M Shanahan)
Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Crsquoest lrsquoideacutee geacuteneacuterale que lrsquoon peut agrave partir de lrsquoorganisation drsquoun systegraveme complexe en reacuteseau comme le cerveau deacutegager un certain nombre de ldquohubsrdquo crsquoest-agrave-dire de points de passage plus freacutequemment utiliseacutes pour construire les coalitions entre assembleacutees de neurones
The fiber architecture of the human brain as revealed by diffusion imaging (left) a reconstructed structural brain network (middle) and the location of the brains core its most highly and densely interconnected hub (right)
Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control bullMichael W Cole et al Nature Neuroscience 16 1348ndash1355 (2013)
Cette eacutetude deacutetaille la position centrale drsquoun ldquoflexible hubrdquo permettant de basculer drsquoun reacuteseau fonctionnel agrave un autre parmi les 9 principaux deacutecrits comprenant 264 sous-reacutegions
Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
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Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
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Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
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Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Pas de laquo centre de raquo dans le cerveau
Neuromythe agrave oublier
laquo There is no boss in the brain raquo
- M Gazzaniga
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Plusieurs donneacutees remettent en question une conception tregraves speacutecialiseacutee des aires ceacutereacutebrales heacuteriteacutee en grande partie de lrsquoideacutee de module speacutecialiseacute (Fodor)hellip
Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Par exemple Russell Poldrack (2006) estim lrsquoideacutee que ldquolrsquoaire de Brocardquo est une aire sp pour le langage est peu appuyeacute par les don expeacuterimentales dans le sens ougrave cette reacutegio activeacutee plus freacutequemment par des tacircches non langagiegraveres que par des tacircches langa
Bien sucircr laquo lrsquoaire de Broca raquo est activeacutee dans les tacircches langagiegraveres Mais elle ne semble pas ecirctre speacutecifique au langage
Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
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laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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Cela dit ce nrsquoest pas parce qursquoil y a tregraves peu de chance de trouver des laquo centre de raquo quoi que ce soit dans le cerveau que lrsquoon ne peut pas y trouver des structures ceacutereacutebrales bien diffeacuterencieacutees avec circuits neuronaux capables drsquoeffectuer des calculs particuliers Car on trouve effectivement beaucoup de ces structures aux capaciteacutes computationnelles particuliegraveres mais auxquelles on ne peut accoler une eacutetiquette fonctionnelle unique comme les circuits de lrsquohippocampe ou du cervelet
Mais ils vont toujours ecirctre en collaboration avec drsquoautres reacutegions pour former des reacuteseaux
The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
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Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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- Alain Berthoz
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Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
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Attente Attention
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Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
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Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
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The evolution of distributed association networks in the human brain Randy L Buckner amp Fenna M Krienen Trends in Cognitive Sciences Vol 17 Issue 12 648-665 13 November 2013
On a pu identifier plusieurs reacuteseaux ceacutereacutebraux agrave large eacutechelle actifs dans diffeacuterentes situations (correacutelation drsquooscillations lentes agrave partir drsquoune zone prise comme reacutefeacuterence)
Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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Raichle et ses collegravegues ont renverseacute la perspective jusque-lagrave admise au lieu de voir ces reacutegions comme eacutetant simplement deacutesactiveacutees durant les tacircches ils les ont consideacutereacute comme eacutetant plus actives quand les sujets ne faisaient aucune tacircche leur donnant ainsi une raison drsquoecirctre
A default mode of brain function Raichle ME et al Proc Natl Acad Sci U S A 2001 98 676ndash682
Is the Default Mode of the Brain to Suffer January 19 2017 httpnymagcomscienceofus201701why-your-mind-is-always-wanderinghtml
Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Lundi 29 septembre 2014 Qursquoest-ce qui deacutetermine laquo ce qui nous trotte dans la tecircte raquo On se trouve souvent dans deux grands eacutetats mentaux qui srsquoopposent et sont drsquoune certaine faccedilon mutuellement exclusifs
Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
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Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Soit notre reacuteseau du mode par deacutefaut nous repasse des extraits de ce film de notre vie personnelle et sociale quand nous sommes peu solliciteacute par notre environnement Ou soit par lrsquoentremise freacutequente de reacutegions frontales de notre cortex nous concentrons notre attention sur une tacircche cognitive pour la reacutesoudre
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Et crsquoest ce que lrsquoon observe une anti-correacutelation entre les activiteacutes de ces deux systegravemes qui est visible dans leur activiteacute spontaneacutee au repos
laquo ideacutees noires raquo
Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
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Meacutemoire Imagination
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Systegraveme nerveux =
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Systegraveme endocrinien =
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interne
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Systegraveme nerveux =
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Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Modegraveles impliquant le reacuteseau du mode par deacutefaut en psychiatrie pour la deacutepression Depressive Rumination the Default-Mode Network and the Dark Matter of Clinical Neuroscience J Paul Hamilton Madison Farmer Phoebe Fogelman Ian H Gotlib Received July 28 2013 Received in revised form February 9 2015 Accepted February 11 2015 Published Online February 24 2015 httpwwwbiologicalpsychiatryjournalcomarticleS0006-322328152900143-2abstract Default mode network mechanisms of transcranial magnetic stimulation in depression Liston C1 Chen AC2 Zebley BD3 Drysdale AT4 Gordon R4 Leuchter B4 Voss HU5 Casey BJ4 Etkin A2 Dubin MJ4 Biol Psychiatry 2014 Oct 176(7)517-26 doi 101016jbiopsych201401023 Epub 2014 Feb 5 httpwwwncbinlmnihgovpubmed24629537
The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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The human brain is intrinsically organized into dynamic anticorrelated functional networks Fox et al (2005) PNAS httpwwwpnasorgcontent102279673full
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
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La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
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Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
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dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
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Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
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Attention
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Attente Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
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Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
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Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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On est passeacute drsquoune conception passive drsquoun cerveau qui attend ses inputs de lrsquoenvironnement pour y reacuteagirhellip
agrave une conception drsquoun cerveau actif ayant toujours une activiteacute endogegravene dynamique
Processus dynamiques
laquo Il pleut tout le temps dans notre cerveau raquo
Bonne meacutetaphore
Il faut penser le cerveau en terme drsquoactiviteacute dynamique comme des musiciens de jazz
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On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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laquo Il pleut tout le temps dans notre cerveau raquo
Bonne meacutetaphore
Il faut penser le cerveau en terme drsquoactiviteacute dynamique comme des musiciens de jazz
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
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Systegraveme endocrinien =
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interne
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Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Bonne meacutetaphore
Il faut penser le cerveau en terme drsquoactiviteacute dynamique comme des musiciens de jazz
Conclusion - ma meacutetaphore ceacutereacutebrale preacutefeacutereacutee
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Attention
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
La meacutemoire du passeacute nest pas faite pour se souvenir du passeacute elle est
faite pour preacutevenir le futur
La meacutemoire est un instrument de preacutediction
- Alain Berthoz
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
Brain mechanisms linking language and action httpwwwnaturecomnrnjournalv6n7fig_tabnrn1706_F1html
La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Attente Attention
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Des tacircches de rappel de verbes activent aussi les reacutegions ceacutereacutebrales motrices impliqueacutees dans ces actions
Lecture de mots Sur le langage Pulvermuumlller (2006) Hauk et al (2004) Lire des mots drsquoaction comme kick kiss pick produit une activation du systegraveme moteur qui est organiseacutee de maniegravere somatotopique Exemple lire kiss active la reacutegion motrice de la bouche lire kick active la reacutegion motrice de la jambe etc
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
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Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
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Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
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Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
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Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
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Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
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laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
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Meacutemoire Imagination
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Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
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FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
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Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
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Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
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La visualisation ou imagerie mentale (un exemple ldquooff-linerdquo) Lrsquoune des eacutetudes les plus citeacutees dans le domaine est celle publieacutee par le psychologue australien Alan Richardson dans Research Quarterly Richardson forme 3 groupes au hasard et les fait tirer 100 fois au panier de basketball pour eacutevaluer leur performance Ensuite il demande agrave un groupe de pratiquer ses lancers 20 minutes par jour Au second de ne rien faire du tout Et au troisiegraveme de visualiser des lancers reacuteussis pendant 20 minutes par jour Trois semaines plus tard chaque groupe est eacutevalueacute agrave nouveau Le premier celui qui a pratiqueacute srsquoest ameacutelioreacute de 24 Le second celui qui nrsquoa rien fait ne srsquoest pas ameacutelioreacute du tout Mais le troisiegraveme celui qui a seulement fait de la visualisation srsquoest ameacutelioreacute de 23 Preuve que la simple activation des reacuteseaux sensori-moteurs en laquo offline raquo avait ameacutelioreacute leur connectiviteacute
On Wayne Rooney and Free Throws Visualization in Sports httpsgoalopwordpresscom20120613visualize-your-sports
Is visualisation almost as effective as practice httpskepticsstackexchangecomquestions8531is-
visualisation-almost-as-effective-as-practice The Power of Vision
httpwwwnavigatechangenettagpsychology
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Attention
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
Le laquo cerveau preacutedictif raquo (laquo predictive processing raquo)
Attente
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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Meacutemoire Imagination
Attente Attention
Deacutesir
FAIM SOIF TEMPEacuteRATURE REPRODUCTION
Nos besoins fondamentaux subissent des fluctuations qui srsquoeacuteloignent parfois de la valeur optimalehellip
hellipvers laquelle lrsquoorganisme tend constamment agrave revenir toujours par 2 moyens
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Systegraveme nerveux =
autonomie motrice pour trouver leurs ressources
dans lrsquoenvironnement
Donc boucles sensori-motrices
Donc comportements
Systegraveme endocrinien =
Eacutequilibre meacutetabolique de lrsquoenvironnement
interne
Donc boucles de reacutetroaction biochimiques
Donc reacutegulations hormonales
Eacuteventuellement va devoir ecirctre aideacute par
Et si les comportement eacutechouent le systegraveme endocrinien devra deacuteclencher drsquoautres remaniements meacutetaboliques plus radicauxhellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Ma meacutetaphore preacutefeacutereacutee demeurehellip
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur ce que nous sommes
Le flux de lrsquoeau est lrsquoactiviteacute eacutelectrique du cerveau qui fluctue constamment Et ces fluctuations sont contraintes par le systegraveme nerveux humain issu de sa longue histoire eacutevolutive
Mais sur une eacutechelle de temps plus longue le lit de la riviegravere est eacuterodeacute par lrsquoeau et se modifie Tout comme les petites routes de nos circuits nerveux sont modifieacutees par notre histoire de vie
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
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laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
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laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Qursquoest-ce que les neurosciences ont agrave dire sur
ce que nous sommes
laquo You are your connectome raquo - Sebastian Seung
ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
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ldquoYou are what you spend your time doingrdquo - Deric Bownds
laquo Je suis parce que je suis eacutemu et parce que tu le sais raquo - Jean-Didier Vincent
Je vous remercie de votre attention
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