Cours anatomie (et +) Artères et veines des membres supérieur et inférieur





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N100, est une onde Négative qui apparait vers 100ms, c'est une onde exogène, semi-précoce. Elle varie en fonction de l'attention du sujet. On va pouvoir observer un phénomène qui s'appel Effet N100 qui traduit un processus endogène. => Correspond au mécanisme d'amplification. C'est la différence entre la réponse pour les Bip droit et les Bip gauche.

Dans la situation Bop, l'amplitude de la N100 devraient être la même, car cela ne correspond pas au stimulus pertinent.

  • La P200, est une onde positive qui apparait vers 200ms, elle traduit un peu la même chose que la N100, c'est une onde exogène et qui va traduire le niveau d'attention du sujet.

  • La N200 ou MMN (Mis Match Negativity) est une onde négative qui apparait vers 200ms. Elle a deux composantes mais on en étudie qu'une. Elle traduit les processus de détection du changement, des réactions d'orientation au stimulus rare ou dévient. => Par exemple si on propose : Bop-Bop-Bop-Bip-Bop, cela va créer un effet de surprise lors du Bip.

Les ondes apparaissent toujours dans cet ordre N100, P200 et N200.

  • La P300, apparait chez des sujets jeunes et sains. Elle peut apparaitre entre 350 et 600ms. Les auteurs considèrent que la P300 apparaît du fait de l'activation du fait de l'hippocampe et de l'amygdale. Il y a deux composantes : la P3a (électrode au niveau frontal) et la P3b (électrode au niveau pariéto-occipital). Ces deux ondes reflètent des processus différents. La P3a à des caractéristiques fonctionnelles qui sont à peu près analogues à la N200. Alors que la P3b, est le véritable potentiel évoqué. Un simple effet de surprise ne va pas faire apparaitre P3b, il faut que le sujet soit vraiment impliqué dans une tâche pour l'observer. Plus la tâche est difficile, plus la latence de la P3b sera longue. C'est une onde qui permet au sujet de réactiver certaines données.

Dans ce schéma on voit P3a et P3b mais il peut arriver qu'il y est une sorte d'enveloppe qui recouvre la P3a et la P3b. Pour savoir s'il y a quand même P3b, on va comparer l'amplitude N200 et P300 pour les bips droit et gauche. La distance devrait être plus grande pour les bips droits que pour les bips gauches.
Première partie : L'information dans le cerveau
I) Théorie des neurones "grand mère" (théorie hiérarchique)

1. Rétine et champs récepteurs ganglionnaires

Bâtonnets : réceptifs aux champs lumineux

Cônes : réceptifs à certaines couleurs

Dans la première couche, on trouvera plus de cônes dans la fovéa, alors qu'on trouvera plus de bâtonnet dans la région périphérique. Les bâtonnets sont plus sensibles que les cônes. (La deuxième couche est bipolaire, et la troisième est ganglionnaire).

Kuffler, en 1952, à instauré une méthode : il anesthésie un animal et introduit une électrode près d'une cellule ganglionnaire, il va ensuite faire des stimulations lumineux de la rétine. L'objectif c'est d'estimer la surface de la rétine qui, stimulé, permet d'activer la cellule ganglionnaire. On appellera cette région : un champ récepteur ganglionnaire (Un champ récepteur c'est une zone de la rétine qui, quand elle est stimulée, modifie l'activité de la cellule que l'on enregistre).

Résultats : les champs récepteurs sont circulaires. Une stimulation trop loin d'une cellule ganglionnaire n'a pas d'effet, en revanche lorsqu'elle est près (aux extrémités du champ récepteur), on va avoir une inhibition (faite par une activation des cônes et des bâtonnets Off qui activent les cellules amacrynes et horizontales, qui sont inhibitrices) de la cellule ganglionnaire. Cela se traduit par un arrêt/diminution des potentiels d'actions. Si on se rapproche encore plus (région On), il va y avoir une activation de la cellule, et plus le stimulus est gros, plus l'activation est prolongé. La durée de réaction de la cellule est donc proportionnelle à la surface qui est stimulé. Si la stimulation est faite dans la surface du champ récepteur inhibiteur et dans la surface du champ activateur, il n'y a ni activation, ni inhibition car les effets s'annulent. La région On est activatrice alors que la région Off est inhibitrice.

L'arrivée de l'image sur la rétine est déformée par les cônes et les bâtonnets et lorsqu'elle arrive aux cellules ganglionnaires on détecte les contrastes.

Il y a bcp de bâtonnets qui sont connectés à une même cellule ganglionnaire contrairement aux cônes. Un cône et un bâtonnet peuvent participer à plusieurs champs récepteurs car les champs récepteurs se chevauchent.

Les cellules ganglionnaires parvocellulaires sont connectées aux cônes, alors que les magnocellulaires sont connectées aux bâtonnets.

2. Colliculi supérieurs et corps genouillés latéraux

Dans les CGL, les informations sont bien rangées. Ils contiennent 6 couches, dont les 2 premières sont connectées aux cellules ganglionnaires magnocellulaires, et les 4 dernières sont connectées aux cellules ganglionnaires magnocellulaires. Il y a une spécialisation pour chaque couche : 1, 4, 6=> controlatéral; 2, 3, 5=> ipsilatéral.

Les radiations optiques sont un faisceau de fibres qui arrivent dans l'air 17/l'air V1.

3. Opérations visuelles corticales

a. Schéma général

V1 et V2 sont des airs généraux alors que V4 et IT sont spécialisés dans l'analyse des formes, alors que V3, MT et l'air 7 sont plutôt dans la régulation de l'action et la perception.

b. Fonction et signification

Hubble et Wiesel ont utilisés la technique de Kuffler, appliqué au cortex visuel du singe. Leur technique consiste à implanter des micro-électrodes à proximité des cellules corticales, les singes se réveillent. Ensuite ils stimulent la rétine avec des stimuli variés et ont enregistre la réponse des cellules corticales. (Schéma 1)

Il y a une grande organisation des informations dans ce cortex. La rétinotopie corticale c'est la cartographie fonctionnelle de la rétine dans le cortex.

La surface de la rétine est extrêmement petite. Les régions périphériques sont très peu représentées dans la région corticale.

c. Organisation du cortex visuel en colonne (schéma 2)

Il y a une double organisation :

- en termes d’oeil représenté

- en termes d’orientation des champs récepteurs
Le cortex visuel est organisé en couches et en colonnes. Les colonnes qui répondent à l’oeil droit sont rangées les unes derrière les autres, idem pour celles qui répondent à l’oeil gauche.

Dans la couche IV de l'aire V1 du cortex occipital, on trouve des champs récepteurs simples et des champs récepteurs qui ressemblent à ceux des cellules ganglionnaires, mais ils sont rares et des champs récepteurs corticaux.

Dans toutes les autres couches [certaines couches ne contiennent pas de corps cellulaires], on trouve des champs récepteurs simples, complexes et hypercomplexes.

On pense qu’il y a convergence de plusieurs cellules ganglionnaires vers une même cellule corticale.

d. Les champs récepteurs corticaux

Il existe 4 grands types de champ récepteurs :

- Les champs récepteurs qui ressemblent aux champs récepteurs ganglionnaires : ils sont très peu nombreux et son présent dans la couche 4C, certaines espèces de singe n'en ont pas. Si on tombe sur ce champ, l'hypothèse est que l'enregistrement est tombé sur un axone en provenance du CGL. Ils sont très petits et circulaire, ils ont une zone Off et une zone On.

- Les champs récepteurs simples ont une forme allongé, ils sont bcp plus vaste, ils ont une zone Off et une zone On, le spot lumineux est efficace, ils sont orientés, ils sont non directionnels (c'est à dire que si le faisceau de lumière bouge, il n'y a pas de réaction) et sont très nombreux.

- Les champs récepteurs complexes, ont les retrouvent dans les couches 3, 2 et 5. Ils sont deux fois plus grand que les champs récepteurs simples (même forme allongé), il existe plus de zone On et Off, un spot lumineux fixe n'est plus efficace, ils sont orientés et sont directionnels (le stimulus doit être en mouvement pour activer la cellule).

- Les champs récepteurs hyper-complexes, ont une surface encore plus grande, on les trouve essentiellement dans les couches 1 et 6. Ils sont tous orientés et directionnels et la dimension du stimulus est pertinente (c'est à dire que pour les faire réagir il faut que le stimulus est une dimension particulière).

e. La mécanique des champs récepteurs simples (schéma 4)

Si on projette une barre de lumière horizontale sur les zones On du champ récepteur, on aura une activation maximale. En revanche si elle est verticale, au centre du champ, on aura une légère activation ou une légère inhibition. Si on la projette horizontalement sur les zones Off, on aura une inhibition maximale. Et si on la projette verticalement sur le côté du champ récepteur, on aura une inhibition mais pas maximale.

f. Les aires V2 et V3

Elles ont une carte plus ou moins complète de la rétine, elles ont des projections particulières qui arrivent de l'aire 17(ou V1) elles ont des propriétés fonctionnelles qui sont assez difficiles à déterminer.

g. L'aire médio-temporale

Dans cette aire les cellules ne sont sensibles ni à la forme ni à la couleur, elles sont sensibles aux objets mobiles. De même que dans l'air V1, les cellules d'une même colonne sont sensibles à la même direction. Il y a très souvent une spécificité de vitesse, c'est à dire que pratiquement chaque cellule est accordée à une vitesse donnée. Mais certaines cellules ont une fréquence de décharge proportionnelle à la vitesse de l'objet.

Si on a une lésion de cette aire, on ne sera plus capable de fixer un objet qui se déplace.

h. L'aire 7

Mountcastle, en 1981, a enregistré des cellules afin de faire un % dessus. Pour 31% des neurones il n'a pas trouvé ce qui les faisaient réagir, 16% des neurones sont de fixation (c'est à dire lorsque je fixe un objet, les neurones de l'aire 7 s'activent), 10% sont des neurones de poursuites ou de saccade, 31% des neurones qui s'activent quand il y a de la lumière, et 12% qui sont des neurones de projection ou de manipulation.

Dans l'aire 7 les neurones ont des champs récepteurs très larges et équilatéraux, ils sont tous directionnels. La quasi totalité des champs récepteurs n'inclut pas la fovéa et ne permettent pas une analyse précis des stimuli.

Si on a une lésion dans cette aire, on observe une négligence sensorielle du côté contro-latéral, et également sur les stimuli auditifs et tactiles. Il va y avoir aussi des troubles moteurs, une impossibilité de fixer et lorsque les sujets sont quand même capable de fixer ils vont faire des erreurs de direction. Enfin il y a également des problèmes de perception spatiale, avec une incapacité de dresser une carte, et des difficultés pour atteindre des objets dans l'espace extra-corporel, surtout si ce sont des objets projetés assez loin de la fovéa.

Cette aire médio-temporale suivit de l'aire 7 est une aire spécialisé dans la détection du mouvement et la gestion du mouvement de l'objet. Arrivé dans l'aire 7, il n'y a plus de spécialisation visuelle.

i. L'aire V4

Dans cette aire, on n'a que les 5 premiers degrés de la rétine, qui sont représentés. Les champs récepteurs de l'aire V4 sont en moyenne 4 à 7x plus grand que ceux de l'air V1, il y a donc un mécanisme de convergence. Tous les CR de cette aire sont hyper-complexes mais les cellules vont aussi réagir à des images coeléoscopique. Il est très difficile de déterminer des caractéristiques précises des stimuli qui vont les faire réagir.

Pour les singes qui ont des lésions de cette aire, ils discriminent les couleurs sauf quand elles sont relativement proche. L'air serait donc impliqué dans l'analyse de formes colorées.

j. L'aire inféro-temporal

Elle est uniquement visuelle, les CR sont très grand et incluent tous la fovéa. Les deux champs visuels interviennent.

L'approche la plus célèbre à été faite par Gross, qui a enregistré des cellules, pour 4 d'entres elles il ne trouve pas de stimuli efficaces, 111 répondent à des stimuli très complexes (comme les images coelédoscopique ou des contrastes de formes variés). Peu de cellules ont de très grandes spécificités mais la spécificité est très marquante. Par exemple des cellules vont répondre à la main alors que d'autres vont répondre au profil. (Schéma 5)

k. Le gyrus fusiforme

Il est situé dans la région de l'aire inféro-temporal, qui lui même est situé dans le lobe temporal.

Si on a une lésion du gyrus fusiforme cela entraîne la prosopagnosie, c'est à dire l'amnésie des visages. Mais pourtant, il n'est pas spécialisé dans la reconnaissance des visages. Il est impliqué dans la reconnaissance des visages et des corps, la reconnaissance des mots, la reconnaissance des nombres et aussi dans les discriminations intra-catégorielle (c'est à dire que l'on aura du mal à distinguer un chêne d'un bouleau).

4. Théorie hiérarchique

On teste la représentation neuronale, qui est un phénomène matériel et biologique, qui correspond et qui code une information du monde extérieur.

On va également parler de représentation mentale, qui est une expérience qui consiste à évoquer un objet en sa présence ou en son absence.

La théorie hiérarchique est une théorie qui propose que les représentations mentales sont des activations cellulaire. La représentation mentale = représentation neuronale.

Dans cette théorie il y a des aspects objectifs :

- C'est une théorie hiérarchique, c'est à dire qu'il y a une hiérarchie dans le traitement de l'information. Le principe est que l'image arrive sur la rétine, dans la rétine l'image va être décomposé grâce aux décodages des cônes => Les cellules ganglionnaires avec leurs CR vont détecter des contrastes => La première étape corticale dans l'air V1 permet de détecter des traits avec les CRS => Ensuite il y a une détection de forme dans l'air V4=> dans l'air inféro-temporal on a une identification de l'objet => on a des étapes d'associations pour arriver à une étape conceptuelle.

- Les cellules gnostiques sont des cellules dont l'activité est corrélée à des éléments informationnels très précis. Au début de la hiérarchie on dispose de peu de cellules mais elles sont toutes mobilisés alors que plus on monte plus on en a et moins elles sont mobilisés.

Aspects subjectifs :

- Selon Barlow, en 1972, l'activation des cellules de haut niveau hiérarchique, constitue la représentation mentale (= représentation neuronale). Pour comprendre l'aspect fonctionnel du système nerveux central, il faut et il suffit de décrire la transmission de l'activité des neurones vers les autres neurones et donc leurs influences mutuelles.

1er dogme : Pour comprendre la représentation mentale, il suffit de décrire comment les cellules communiquent avec les autres cellules. L’important, c’est de décrire quel est le réseau que forment les cellules entre elles.
2ème dogme : Plus on grimpe dans la hiérarchie du traitement de l'information, plus le stimulus physique va être représenté par un petit nombre de cellule. Pourtant plus on grimpe dans cette hiérarchie, plus on dispose de cellule.

3ème dogme : Le contenu informationnel des neurones clés est mis en concordance avec le type de stimulation sensorielle qui revient le plus souvent par l'expérience et les processus développementaux.

4ème dogme : Les stimuli environnementaux provoquent l'activité neuronale, l'activation des neurones de haut niveau hiérarchique constitue la représentation mentale et cause notre perception.

5ème dogme : La fréquence des impulsions neuronales code pour la certitude subjective. Si la fréquence est élevée la certitude est forte et si la fréquence est faible c'est qu'il y a un doute.

D’après BARLOW, les cellules de haut niveau seraient capables de déclencher l’action. Cette activation de cellule, c’est la représentation mentale : si on voit la princesse, on va activer notre cellule princesse. Si la princesse n’est pas là, par un stimulus externe ou interne, en l’absence de l’objet, penser à la princesse revient à activer la cellule princesse. Cette conception du fonctionnement cérébral est une la conception « localisée ». On appelle ça des représentations localisées, c'est-à-dire que par exemple la représentation de la princesse est localisée dans une cellule.
Critiques :

- Que se passe-t-il si la cellule princesse meurt ? Oublie-t-on la princesse ? BARLOW a répondu qu’il pourrait exister 5 ou 6 cellules qui codent pour une même information. > On reste dans la représentation localisée : il suffit d’en activer qu’une pour se souvenir de la princesse.

- Que se passe-t-il si on met une cellule grand-mère en culture dans une boite ? La personne va-t-elle penser à sa grand-mère parce que la cellule est à 10m d’elle, même si elle est déconnectée ? D’après BARLOW, il faut connaître la connectivité entre les cellules. > Question de l’intégration : c’est le fait que quand on a une expérience, on a des informations sensorielles et proprioceptives diverses, et pourtant on a l’impression d’une expérience unique. On a été capable d’associer les informations qui sont relativement différentes. L’association, c’est ce qu’on appelle l’intégration. Il y a un problème d’intégration avec cette théorie de BARLOW. Il faudrait qu’il y ait un autre mécanisme.

II) Représentations distribuées

1. Définition et propriétés des représentations distribuées

Pour réussir à avoir une représentation mentale, on va devoir Co-activer une assemblée cellulaire qui serait organisée en réseaux.

2. Cartes cognitives

a) Les cartes cognitives

A l'origine c'est une représentation mentale de l'espace. C'est une hypothèse de Tolman en 1949. A l'époque du béhaviorisme il a découvert que pour certains problèmes le béhaviorisme n'était pas suffisant. Il y aurait 5 phénomènes qui l'auraient interpelé :

- L'apprentissage latent : exemple du rat dans le labyrinthe

- Comportement d'hésitation : lorsque des rats apprennent des exercices ils y a de l'hésitation, et plus il apprend la tâche moins il y a d'hésitation. Selon Tolman, il y a une phase technique hors apprentissage, durant laquelle il y a une sélection et une comparaison active des stimuli.

- La recherche du stimulus : apparaît quand l'animal a reçu un stimulus désagréable et non prévu. Juste après avoir reçu ce stimulus, le rat va chercher qu'est ce qui a pu provoquer ce stimulus.

- La formulation des hypothèses : Selon lui, lorsqu'un rat apprend une tâche, il formule des hypothèses. Par exemple rat dans le labyrinthe.

- L'orientation spatiale : Le rat sait apprendre des séquences (droites, gauche,...) mais il sait aussi où il va et sait donc trouver des raccourcis.

L'individu où l'animal doit avoir un résultat positif à au moins 3 tests, dans un espace déjà exploré. Le sujet doit être capable d'atteindre le but, quelque soit le point de départ. Il doit être capable d'inférer des raccourcis et doit être capable d'effectuer des comportements de détour.

Ce que permettent les cartes cognitives sont la flexibilité d'utilisation de l'information.

b) Les modèles mentaux

Avec Tolman on pensait que les cartes cognitives étaient stockées en mémoire à long terme, alors qu'avec Johnson-Laird, en 1982, on imagine que les cartes cognitives sont fabriquées en mémoire à CT en fonction d'un objectif précis.

Principe d'économie : Plutôt que fabriquer plusieurs modèles mentaux, on va essayer d'en fabriquer le moins possible.

Contexte interprétatif : Par exemple pour les synonymes ou les mots qui ont plusieurs sens, on choisit le sens qui va le mieux suivant le contexte. Le modèle mental qu'on est en train de construire dépend des objectifs que nous avons. Les modèles mentaux permettent d'utiliser les informations de façon flexible.

On trouve 5 ou 6 types de modèles mentaux :

- Les modèles relationnels simples : structures statiques qui comprennent des éléments et des relations entres les éléments.

- Les modèles spatiaux : modèles relationnels dans lesquels les relations entre les entités sont spatiales. Ca peut être à deux dimensions ou à 3 dimensions et on peut en déduire des propriétés. Par exemple on peut déduire que la distance entre deux points n'est jamais supérieur à la somme des distances entre chacun d'eux et un troisième point.

- Les modèles temporels : Séquences de structures spatiales qui arrivent avec un ordre temporel déterminé.

- Les modèles cinématiques : C'est un modèle temporel qui est psychologiquement continu.

- Les modèles dynamiques : Ce sont des modèles cinématiques, dans lesquelles il y a des relations causales possibles.

- Les modèles abstraits : incompréhensible

3. Électrophysiologie de l'hippocampe

Nadel et O'Keefe on étudier l'électrophysiologie de l'hippocampe. Ils implantent des électrodes à proximité des cellules hippocampiques, chez des rats qui se déplacent dans des labyrinthes. Ils vont trouver des cellules d'emplacement (ou cellules de lieux), de déplacement et de mauvais emplacement.

L'hippocampe sert à la constitution et à la réactualisation des cartes cognitives.

Propriétés des cellules d'emplacement :

- Spécificité de localisation

- Stabilité temporelle

- Forme des champs d'emplacement : la moitié est circulaire, 10% sont elliptiques (forme d'ovale), 5% qui ne sont pas catégorisables et 1/4 qui épousent les bords du labyrinthe, 3/4 vont avoir un champ et 1/4 vont avoir deux champs.

A priori, les indices qui servent à organiser les cellules d'emplacement sont globaux.

4. Conclusions d'O'Keefe et Nadel

5. Modélisation par McNaughton et Morris

a) Les modèles

Ces deux chercheurs ont regardés l'hippocampe et ils en ont déduis qu'il y a plusieurs niveaux de neurones. Plusieurs réseaux : auto-associatif, hétéro-associatif, réseau auto-associatif récurrent.

Synapse de Hebb : pas efficaces, mais potentiellement efficaces. Peu devenir efficace si les côtés pré-synaptique et post-synaptique sont activés en même temps.

Les réseaux fonctionnent en deux temps : mode d'apprentissage et mode de rappel.

Propriétés des réseaux hétéro-associatifs :

- Hétéro-association : consiste à associer des stimuli différents entre eux.

- Complètement de forme : si on a un code incomplet dans notre réseau, il est capable de répondre comme s'il était complet.

- Superposition des apprentissages : un réseau peu stocker plusieurs apprentissages.

Propriétés des réseaux auto-associatifs :

- Capable de faire du complément de forme

- Superposition des apprentissages

- Auto-association : capacité à reconnaitre un signal que l'on a déjà appris.

Propriétés des réseaux auto-associatifs récurrents :

- Auto-association

- Complément de forme

- Superposition des apprentissages

- Hétéro-association

- Capable de faire des apprentissages de séquence de stimuli

b) Prédictions et confrontations aux données

Si je bloque la plasticité dans les synapses de HEBB, je ne peux plus apprendre => hypothèse d'amnésie antérogramme. L'expérience à été faite en injectant des inhibiteurs enzymatique ou des antagonistes au glutamate, ce qui empêche la plasticité synaptique. Le résultat est positif : ça perturbe l'apprentissage.

Si je dépotentialise des synapses de HEBB qui avaient étés renforcés par apprentissage, cela devrait supprimer tous les apprentissages = amnésie rétrograde. Mais on a encore jamais réussit à dépotentialiser des synapses.

Si je sature la potentialisation (je potentialise toutes les synapses de HEBB), provoque une amnésie antérograde et rétrograde = amnésie totale. Les résultats de l'expérience sont controversés.

III) Absence de représentation neuronale

1. L'olfaction : réseaux perpétuellement recyclés

La durée moyenne des neurones nasals est de 60 jours. Sur chacun de ces neurones plusieurs molécules peuvent se fixer. Il y a une spécialisation régionale de la muqueuse nasale pour certaines molécules (ex : la molécule de glutanol va être reçue à l'arrière des cavités nasales).

Toutes les cellules ne peuvent pas être activés par n'importe qu'elle molécule =>codage. Pour qu'il y ait un code, il faut qu'il y ait une persistance de ce code.

On a entre 20 et 500 odeurs primeurs dans le système olfactif (dépend des auteurs). Les êtres humains sont capables de distinguer lorsqu'il y a une petite particule d'odeur (1 goutte d'eau dans un lac de 10 mètre de profondeur et de 100 mètre sur 100 mètre). L'intensité de l'odeur que l'on va détecter va se traduire au niveau de la muqueuse nasale par une augmentation du nombre de cellules stimulées.

2. Recherche d'un codage cellulaire unitaire et multi-unitaire de l'information

Un chercheur a trouvé que chaque neurone testé va répondre à plusieurs odeurs mais ne va pas répondre à toutes les odeurs, donc ça lui suggère un codage unitaire, un codage distribué. Il va utiliser une méthode qui consiste à planter une dizaine de micro-électrodes dans le bulbe olfactif, ce sont des électrodes fines qui permettent l'enregistrement des activités cellulaire. Simultanément il pose une grosse électrode en surface du bulbe olfactif pour enregistrer l'électroencéphalogramme. En même temps il va enregistrer le pneumographe (respiration) et il présente des odeurs.

Résultats (schéma 7) : Il n'existe pas de région silencieuse dans le bulbe olfactif, il y a une augmentation de l'activité cellulaire avec l'éveil, il y a une synchronisation de l'activité cellulaire avec le rythme inspiration-respiration. Il n'existe pas de relation fixe entre l'activité cellulaire et une odeur en particulier. L'activité cellulaire va augmenter pendant la respiration. A priori il n'y a pas de codage de l'information.

3. Recherche d'un codage spatial dans l'EEG

a) Recherche sans apprentissage : découverte des signatures

L'hypothèse de Freeman c'est un schéma de l'activation de l'EGG qui est censé coder l'information. Si on a une structure cérébrale et qu'on place une électrode on aura un signal EEG, si on pose une autre électrode pas loin on aura un signal EEG corrélé au premier, en revanche si on en pose une éloignée elle ne sera pas corrélé. Donc l'idée de Freeman est qu'il y aurait des zones d'une même structure qui serait fortement activé pour certaine odeurs et pour coder un endroit B, par exemple, ça serait une autre région de la structure qui serait activé. On va chercher le codage de l'information dans l'EEG est non dans l'activité cellulaire.

Suite à cela, il met en place une méthode : il va glisser sur le bulbe olfactif une grille de 64 électrodes de diamètres important pour enregistrer 64 EEG réparties sur toute la structure. Ensuite il va mesurer l'amplitude moyenne des oscillations et va fabriquer des cartes avec ces grilles, et il fera comme s'il s'agissait de courbes de niveau (schéma 8). => Fait sentir une odeur à son lapin pendant ce temps.

Résultats : Pour chaque odeur on devra avoir une cartographie différente et la bonne question n'est plus qu'elles sont les bonnes cellules, mais qu'elles sont les bonnes cartographies ? Et le résultat est qu'à priori il n'y a pas de codage spatial des odeurs, c'est à dire que lorsque l'on regarde les cartographies on ne peut pas dire qu'elle odeur à été présenté au lapin. En revanche chaque lapin semble présenter une signature. Si on enregistre deux fois le même lapin on n'aura pas la même carte, mais lorsqu'on voit une carte on est capable de reconnaître quel lapin à été enregistré. (Schéma 9)

Signature : on n'est pas capable de signer deux fois de la même manière mais pourtant on peut reconnaître notre signature.

b) Résultats avec apprentissage : représentations approximatives et changeantes

Méthode : Il y a des lapins qui ont une grille d'électrode sur le bulbe olfactif, ces électrodes mesures des EEG. Il va associer des odeurs à des chocs électriques, la réponse conditionné attendue est un mouvement de patte est une augmentation du rythme respiratoire. L'expérience va avoir lieu pendant 10 jours.

J0 => EEG => 1 signature par lapin. J1, J2, J3 => odeur A = choc électrique => début d'apprentissage en fin de J1 et en J3 le lapin est conditionné. Si j'enregistre des cartographies pendant que je présente l'odeur A, en tout début de J1 on va tomber sur la signature, mais au cours des séances J1 et J2, il y a une déstabilisation de la signature. Enfin en J3, on va obtenir une nouvelle signature stable pour l'odeur A. J4, J5, J6 => odeur B=choc électrique => début d'apprentissage en fin de J1 et en J3 le lapin est conditionné => J6=signature stable. Le problème est que si on représente l'odeur A au lapin, la signature aura changé en A'. J7, J8, J9 =>odeur C=choc électrique => odeurs B et A ont une signature modifié : A'' et B'. (Schéma 10+Schéma 11)

Conclusions : En représentation localisée ou distribuée, on avait un code cellulaire de l'information conservé. Avec Freeman tout ce passe comme si on n'avait pas de code cellulaire mais un code spatial dans l'EEG, le problème c'est que ce n'est pas un code rigoureux car il change légèrement entre deux enregistrements, c'est pour cela qu'on parle de signature.

A chaque fois qu'on apprend un nouvel élément, on bouleverse tous les codes appris au préalable. D'un point de vue comportemental cela fonctionne, on oubli pas que l'odeur A à été associée à un choc électrique, en revanche la représentation neuronale de cette information a été modifiée.

L'idée, avec les représentations localisée et distribuée, est qu'on conserverait un code neuronal de l'information et on travaillerait dessus, alors qu'avec les expériences de Freeman ça remet en question cette idée de code neuronal qui serait stocké et conservé.

Selon Freeman, l'évocation d'une nouvelle cartographie aurait pour rôle d'aller déstabiliser le fonctionnement des autres structures, et au bout du compte le cerveau générerait une réponse adaptée. => Théorie encore incomplète car on n'a pas réussit à le reproduire.

La conscience n'interviendrait pas du tout, le cerveau agis et la conscience arrive après. Pour lui la conscience serait un épiphénomène qui n'a pas de valeur explicative dans le comportement.
Deuxième partie : Relation entre le cerveau et la conscience

Popper et Eccles (philosophes) ont essayé de formaliser ce qu'il y a comme relation entre le cerveau et la conscience. (Tableau des mondes)

Matérialisme absolu : se résume uniquement à ce qui est matériel.

Panpsychisme : la conscience est partout.

Théorie de l'identité : identité entre le phénomène matériel et l'activité mentale.

Dualisme interactionnisme : D'après Eccles il existerait la matière et Dieu. Il y aurait une interaction entre la conscience de chaque individu et la matière qui constitue chaque individu.

S'il y a une conscience qui agit sur le cerveau c'est quelque chose d'immatériel qui agit sur la matière et cela s'oppose donc aux lois de la physique, ce n'est pas possible.

Selon Edelman ce qui permettrait la conscience seraient des boucles de réentrantes. Car cela permet de mettre en corrélation l'activité de l'ensemble du cerveau.

L'argument principal qui va dans le sens de l'épiphénoménisme d'Edelman c'est que certains chercheurs ont montré que l'accroissement de vigilance est associé à une mise en corrélation de l'activité d'un grand nombre de structures cérébrales. Son moyen d'approche est les neurosciences théoriques.

Des chercheurs ont trouvé des moyens de quantifier les bouclages, et en particulier un paramètre qui s'appel la complexité, et Edelman essaye de mettre en corrélation ce paramètre de complexité avec les états de vigilance.
Troisième partie : L'organisation cérébrale et les fonctions cognitives

I) L'aspect historique

1600's => temps de Descartes. 1800's => phrénologie avec Gall et Spurzheim. 1850 => Broca, appellation de l'air Broca, on pense avoir découvert l'air du langage et on veut essayer de localiser chaque fonction (on ne parle plus de qualité ou faculté mais de fonction). 1800-1850 => Flourens s'oppose radicalement à ce localisationnisme, il a travaillé sur le cervelet (il n'y a pas de localisation à l'intérieur). Selon lui il y aurait équipotentialité : chaque région du cerveau peut prendre en charge n'importe qu'elle fonction. Son deuxième grand principe est la notion de loi d'action de masse : plus on lèse le cerveau plus on va entraîner des déficits => idées rejetés, mais la loi d'action de masse pourrait s'appliquer dans certaines structures comme le cervelet ou l'hippocampe. 1900-1950 : Lashley reprend les idées de Flourens et les teste : il fait des lésions sur des cerveaux. Il en conclut que la loi d'action de masse se vérifie mais il y aurait une spécialisation fonctionnelle au niveau corticale au moins pour les fonctions sensorielles et motrices. Dans les mêmes années, on arrive aux hypothèses d'existence de circuits de structures (ex : circuit de Papez, de Mishikin).

II) Les systèmes de mémoire (Schéma)

Cette théorie a été formalisée en 2002 par White et McDonald. Elle a été formalisée à partir d'une expérience de triples dissociations.

Dissociation simple : Lorsqu'on lèse une structure A on perturbe la fonction 1 mais on ne perturbe pas la fonction 2.

Double dissociations : Lorsqu'on lèse la structure A, on perturbe la fonction 1 mais pas la 2. Et lorsqu'on lèse la structure B on perturbe la fonction 2 mais pas la 1.

L'expérience sur laquelle se forme la méthode : "j'ai 9 groupes de rat, dont 3 qui ont des lésions de l'hippocampe, 3 autres ont une lésion du striatum dorsal et 3 groupes ont une lésion du noyau latéral de l'amygdale." => Utilisation d'un labyrinthe à 8 bras.

Hypothèses :

- L'hippocampe serait impliqué dans les cartes cognitives, ou plus précisément dans la constitution de relation stimulus-stimulus.

- Le striatum dorsal serait impliqué dans la mémoire sensori-motrice, parce qu'il permettrait la constitution d'association entre les stimuli et une réponse comportementale.

- L'amygdale serait impliquée dans la mémoire émotionnelle parce qu'il permettrait l'association entre des stimuli et des renforcements.

Expérience 1 : Pastilles de nourriture au bout de chaque bras. Le rat va se constituer une carte cognitive à force de faire du chemin, il ne retournera plus dans les bras où il a déjà mangé la nourriture. Résultats : Si je fais une lésion de l'hippocampe ça perturbe en revanche si je fais une lésion de l'amygdale ou du striatum ça ne perturbe pas.

Expérience 2 : il y a une ampoule qui prévient là où il y a de la nourriture. Résultats : Si on fait une lésion au striatum il y a une perturbation de l'apprentissage, mais pas a l'amygdale ni à l'hippocampe.

Expérience 3 : Pendant les jours d'apprentissage je mets de la nourriture dans certains bras, et j'enferme mon rat parfois dans un endroit où il y a de la nourriture et parfois où il n'y en a pas. Ensuite ont met le rat en plein milieu, on supprime toute la nourriture, et le rat va passer plus de temps là où il y avait de la nourriture au par avant. => Il a donc une préférence conditionné. Résultats : S'ils ont une lésion de l'amygdale ça perturbe alors que si c'est dans l'hippocampe ou le striatum cela ne perturbe pas.

White et McDonald vont interpréter cela en 6 points :

- Il existe dans le cerveau au moins 3 systèmes qui stockent et traitent l'information, et ils fonctionnent de façon indépendante.

- Chaque système comprend une structure centrale plus ses afférences et ces efférences.

- L'information, sous forme de représentation neuronale, va passer à travers le système pour produire la réponse comportementale.

- La structure du système est compatible avec une forme spécifique de relation entre stimuli.

- L'activation du système adéquat provoque la réponse cohérente.

- Bien que fonctionnant de façon indépendante, les systèmes peuvent interagir par coopération ou compétition sur le plan fonctionnel ou par facilitation ou inhibition sur le plan physiologique.

III) La théorie des réseaux de la cognition

Publiée par Macintosh en 2000, elle contient 6 points :

- Le cerveau est un organe semi-connecté. (Permettrai d'obtenir le maximum de fonction)

- Dans le cerveau, les structures ne sous-tendent pas de fonctions mais des micro-fonctions : comme l'Hétéro-association, l'association stimulus-stimulus, ...

- Une structure n'est pas spécialisé dans une micro-fonction mais dans plusieurs. La ou les micro-fonctions utilisés, à un moment donnés, sont les entrées et les sorties de la structure => c'est la connectivité.

- On peut observer dans le cerveau 3 formes de connectivités : anatomique (ce qu'on peut regarder au microscope), effective (à un moment donné on a certaines voies qui fonctionnent et d'autres non ou moins) et fonctionnelle (ensemble des corrélations entre les activités des structures) elle est généré par la connectivité effective.

- C'est une même micro-fonction qui peut être sous-tendu par plusieurs structures : la première est la redondance (deux structures qui ont la même fonction), et la deuxième est la dégénérescence : une même fonction peut être obtenue par deux manières différentes.

- Notion d'agrégation : une fonction psychologique ou cognitive, serait obtenue par l'agrégation de plusieurs micro-fonctions.


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