La danse contre le déclin cognitif

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danse

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La danse est une activité qui fait hautement intervenir la proprioception, au point qu‘ elle modèle le cerveau. Alors, j’ai trouvé intéressant cet article de Sciences et Avenir qui montre le lien entre danse et cognition.

En voici deux extraits

On le sait hélas, en vieillissant le cerveau s’altère lentement. Notamment certaines structures comme l’hippocampe, impliqué dans la mémorisation et la navigation spatiale perdent de la matière grise (neurones). Les études en imagerie cérébrale sont implacables : le volume hippocampique se réduit de 2 à 3% par décennie, puis de 1% par an à partir de 70 ans…

Mais, bonne nouvelle, c’est précisément dans cette zone que l’on a découvert la production de nouveaux neurones (neurogenèse), tout au long de la vie. Et l’on sait désormais comment favoriser ce phénomène. Une des méthodes est l’exercice physique.

« De nombreuses études ont montré que l’activité physique stimule la formation de nouveaux neurones, explique ainsi le Pierre-Marie Lledo, professeur de l’Institut Pasteur, le spécialiste français de la neurogenèse. En se contractant, les muscles libèrent notamment des protéines (myokines). Via la circulation sanguine, celles-ci vont activer la libération dans le cerveau de facteurs nutritifs (trophiques) comme le BDNF (brain-derived neurotrophic factor) qui stimule la prolifération de bébés neurones et augmente leur survie.« 

Et si une autre forme de sport était aussi bénéfique ? C’est la question que l’université de Madebourg s’est posée. L’équipe de Notger Müller a ainsi entrepris de comparer les effets de la danse (qui fait intervenir en plus de l’exercice physique des aspects multisensoriels) à ceux du sport aérobique, sur la structure du cerveau.

[...]

Ceci indique que, mis à part l’entrainement physique, les autres facteurs inhérents à la danse contribuent aux changements de volume de l’hippocampe aussi, assurent les auteurs, qui concluent : par conséquent, la danse constitue un candidat prometteur pour contrer le déclin lié à l’âge des capacités physiques et mentales.

L’article dans son intégralité : La danse augmente le volume de l’hyppocampe

Alors, y aurait-il un lien entre proprioception et capacités mentale ? ;)

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Note : Photo by ketan rajput on Unsplash


Processus Cérébral pour Apprendre à Lire

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cerveau livre

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Je vous propose de lire un article très intéressant du blog « Le cerveau de l’enfant et de l’adolescent« , qui reprends les données scientifiques actuelles sur l’apprentissage de la lecture (dont certaines déjà partagées ici), en montrant que celui-ci entraîne une réorganisation complète du cerveau.  En effet, à l’origine, il n’existe pas de zone de la lecture dans le cerveau, la « boîte aux lettres » de la reconnaissance visuelles des mots apparaît sous l’effet de l’apprentissage en « recyclant » des zones qui étaient au départ dédiées à la reconnaissance des visages. Cependant,  un passage de cet article m’interpelle plus particulièrement car il s’intéresse à la transformation profonde que subit le cerveau lors de l’apprentissage de la lecture, en expliquant qu’elle va beaucoup plus loin que des changements dans la couche externe du cortex. Je vous propose donc un extrait de ce billet dont je vous conseille de lire l’intégralité:

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cerveau apprend à lire

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Selon des chercheurs allemands de l’Institut Max Planck pour la psycholinguistique et le Max Planck pour la cognition humaine et les sciences du cerveau, avec des scientifiques indiens du Lucknow Biomedical Research Center et de l’Université d’Hyderabad, dans une étude publiée dans la revue Science Advances de mai 2017, la lecture est un énorme défi pour le cerveau et ses effets sont incroyables, au point de pouvoir le façonner et le transformer profondément, même lorsque nous sommes adultes.

Lire est une capacité tellement nouvelle dans notre histoire évolutive qu’elle ne peut pas être “enregistrée” dans les gènes. Quand nous apprenons à le faire, le cerveau doit passer par une sorte de “recyclage”. Les zones destinées à la reconnaissance d’objets complexes, tels que des visages, doivent participer à la traduction des lettres. Et certaines régions de notre système visuel deviennent des “interfaces” entre ce que l’œil voit et le langage.
Le fait est que, jusqu’à présent, les scientifiques ont supposé que ces changements étaient limités à la couche externe du cerveau, le cortex, qui s’adapte rapidement aux nouveaux défis. Mais il s’avère que la transformation qui amène à ouvrir un livre et à le comprendre va beaucoup plus loin.
Les chercheurs ont découvert que lorsqu’un adulte apprend à lire, le cerveau subit une réorganisation qui s’étend jusqu’aux structures profondes du thalamus et du tronc cérébral.
Ils ont observé que les colliculus dits supérieurs, une partie du tronc cérébral, et les pulvinar, situés dans le thalamus, adaptent leur activité à celle du cortex visuel. Ces structures profondes aident notre cortex visuel à filtrer les informations importantes, avant même que nous les percevions consciemment. Fait intéressant, plus les signaux entre les deux régions du cerveau sont synchronisés, meilleures seront les capacités de lecture. Ils croient que ces systèmes cérébraux raffinent leur communication de plus en plus à mesure que les élèves deviennent de plus en plus compétents en lecture. Cela pourrait expliquer pourquoi les lecteurs expérimentés se déplacent plus efficacement à travers un texte.
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Lumière sur la dyslexie
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Selon les chercheurs, les impressionnants résultats d’apprentissage des volontaires ne sont pas seulement porteurs d’espoir pour les adultes analphabètes, ils mettent également en lumière la cause possible des troubles de la lecture comme la dyslexie, qu’ils croient être due à des dysfonctionnements dans le thalamus, une partie du cerveau qui a été modifiée dans l’expérience avec seulement quelques mois de formation en lecture.
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L’article dans son intégralité :
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Il ne vous aura pas échappé que les structures profondes dont parle cet article sont impliquées dans le traitement des informations proprioceptives, et notamment le colliculus supérieur dont le Dr Quercia soulignait déjà l’implication probable dans la dyslexie dans une publication de 2005 (et dont on sait maintenant qu’il est aussi impliqué dans le TDA/H).
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Allez, encore un effort, on y arrive !
Pièce après pièce, la recherche commence à démontrer les intuitions géniales de médecins précurseurs. :)
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Note : Lire l’ article original de la revue Science Advances  : Learning to read alters cortico-subcortical cross-talk in the visual system of illiterates



La plasticité cérébrale, clé de l’apprentissage

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cerveau et neurones

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Voici un nouvel article sur la plasticité cérébrale de Catherine Vidal, neurobiologiste et directrice de recherche à l’institut Pasteur (Article publié dans « Traces de ChanGements n°234 (janvier-février 2018), la revue de ChanGements pour l’égalité (CGé).)

Décidément, je trouve toujours ses interventions intéressantes et tellement en phase avec l’objet de ce blog ! :)

En voici un extrait :

L’imagerie cérébrale de l’apprentissage

Grâce à l’IRM, on peut désormais voir le cerveau se modifier en fonction de l’apprentissage et de l’expérience vécue. Par exemple, dans le cerveau de musiciens, on observe des modifications du cortex cérébral liées à la pratique de leur instrument. Des expériences ont été réalisées chez des pianistes professionnels qui avaient commencé le piano à l’âge de six ans. L’IRM a révélé un épaississement du cortex dans les zones spécialisées dans la motricité des mains et l’audition. Ce phénomène est dû à la fabrication de connexions supplémentaires entre les neurones. Un point fondamental de cette étude est que les modifications cérébrales sont proportionnelles au temps consacré à la pratique du piano pendant l’enfance. Ce résultat montre l’impact majeur de l’apprentissage sur la construction du cerveau des enfants dont les capacités de plasticité sont particulièrement prononcées.

La plasticité cérébrale est à l’œuvre également pendant la vie d’adulte. Une étude par IRM chez des chauffeurs de taxi a montré que les zones du cerveau qui contrôlent la représentation de l’espace sont plus développées, et ce proportionnellement au nombre d’années d’expérience de la conduite du taxi. L’apprentissage de notions abstraites peut aussi entrainer des modifications cérébrales. Chez des mathématiciens professionnels, on trouve un épaississement des régions impliquées dans le calcul et la représentation géométrique. Un autre exemple éloquent de plasticité cérébrale a été décrit chez des sujets qui apprennent à jongler avec trois balles. Après trois mois de pratique, l’IRM montre un épaississement des régions spécialisées dans la vision et la coordination des mouvements des bras et des mains. Et, si l’entrainement cesse, les zones précédemment épaissies rétrécissent. Ainsi, la plasticité cérébrale se traduit non seulement par la mobilisation accrue de régions du cortex pour assurer une nouvelle fonction, mais aussi par des capacités de réversibilité quand la fonction n’est plus sollicitée.

[...]

Voir le cerveau penser : mythe et réalité

Un apport majeur de l’IRM est d’avoir démontré comment l’expérience vécue modifie à la fois la structure et le fonctionnement du cerveau. Cette notion est fondamentale à considérer pour éviter de tomber dans le piège de certaines interprétations hâtives. Voir des particularités anatomiques dans un cerveau ne signifie pas qu’elles y sont inscrites depuis la naissance ni qu’elles y resteront gravées.

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L’article, très intéressant, à lire dans son intégralité :

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Il n’y a pas à tortiller, Catherine Vidal est très en phase avec ce que disent deux chercheurs dans une publication récente de la revue Brain Sciences,« Is Dyslexia a Brain Disorder ? :) . Un cerveau différent n’implique donc pas forcément un dysfonctionnement cérébral !

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Notes : Vous pouvez aussi lire un autre article très intéressant de Catherine Vidal, sur le site de l’INSERM : Neuroéthique : l’humain n’est pas réductible à son cerveau

Lecture, cerveau et dyslexie

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cerveau dyslexique

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On l’a vu précédemment, le cerveau se modifie en permanence, se sculpte sous l’effet de l’apprentissage et par conséquent un cerveau différent n’implique pas forcément un trouble neurologique, mais peut simplement être le reflet du niveau d’expertise d’une compétence. C’est l’idée que soutiennent deux chercheurs dans une publication récente de la revue Brain Sciences Is Dyslexia a Brain Disorder ?« , où ils s’attaquent au « dogme » de l’origine neurologique de la dyslexie et suggère que celle-ci est plutôt le résultat de différences interindividuelles :

Cependant, les différences dans les cerveaux existent certainement chaque fois que des différences de comportement existent, y compris des différences dans la capacité et la performance. Par conséquent, les découvertes de différences cérébrales ne constituent pas une preuve d’anomalie ; elles documentent plutôt simplement le substrat neuronal des différences de comportement.

La conclusion de ces chercheurs est tout a fait en accord avec deux publications récentes, dont une  étude française rapportée dans un article de Sciences et Avenir, où des chercheurs  ont visualisé, pour la première fois, comment se forme la zone cérébrale dédiée à l’apprentissage de la lecture chez l’enfant. Ils ont montré que cette zone n’existe pas chez l’enfant pré-lecteur et apparaît petit à petit sous l’effet de l’apprentissage :

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avant et après apprentissage

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Extrait de l’article :

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Une zone d’activité émerge peu à peu dans l’hémisphère gauche

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Les chercheurs ont alors constaté que, chez les enfants, chaque catégorie d’image active, comme chez l’adulte, une zone spécialisée du cortex visuel. Sauf pour les mots. Au départ (grande section de maternelle) la « boîte aux lettres » (qui répond plus aux mots qu’aux images) n’apparaît pas chez les enfants. Elle peut commencer à s’activer dès fin novembre de l’année de CP pour certains. Pour les autres, elle émerge plus lentement, la réponse de cette région étant proportionnelle aux performances de lecture. Un an plus tard, une fois la lecture des mots familiers automatisée, la zone, bien en place, persiste dans l’hémisphère gauche. Les enfants savent lire, et ça se voit dans le cerveau ! 

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A quoi servait donc cette région cérébrale avant d’être spécialisée dans la lecture? Les chercheurs sont retournés aux premiers IRMf pour le savoir. Ils ont alors découvert que la « boîte aux lettres » était « libre »avant l’apprentissage. En revanche — IRM f à l’appui —, son développement entraîne le blocage du développement de la zone liée à la réponse aux visages dans l’hémisphère gauche. « Nous apprenons donc à lire aux enfants à un moment de plasticité de cette région qui augmenterait sa réponse aux visages dans le milieu naturel », expliquent les auteurs. Autrement dit, les enfants pourraient développer davantage la reconnaissance des visages s’ils n’apprenaient pas à lire.

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L’article dans son intégralité : Comment le cerveau apprend à lire

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publi Clark

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Dans une étude pécédente, d’autres chercheurs avaient réalisé des  IRM fonctionnelles à 27 enfants norvégiens de familles dyslexiques, avant que l’apprentissage de la lecture ne commence et jusqu’à après que la dyslexie ne soit diagnostiquée. Ils ont ainsi pu déterminer que les anomalies neuroanatomiques primaires qui précédaient la dyslexie n’étaient pas situées dans la zone de la lecture elle-même, mais plutôt dans des zones de niveau inférieur, responsables du traitement auditif et visuel et des fonctions exécutives de base. Les anomalies de la zone de  lecture elle-même n’ont été observées qu’à l’âge de 11 ans, après que les enfants aient appris à lire. Les résultats suggèrent que les anomalies dans la zone de lecture sont la conséquence d’ expériences de lecture différentes, plutôt que la dyslexie en soi, alors que les précurseurs neuroanatomiques se situent principalement dans les cortex sensoriels.

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L’article en anglais :

Neuroanatomical precursors of dyslexia identified from pre-reading through to age 11, Brain. 2014 Dec;137(Pt 12):3136-41

 

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La première image, représentant les aires activées lors de la lecture chez le dyslexique et le lecteur normal, provient de l’article : L’imagerie du cerveau dévoile les secrets de la dyslexie

 

 

 

 

Lire un bon roman modifierait biologiquement le cerveau

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Voici une étude amusante qui prouve, une fois de plus, que le cerveau se modifie sous l’effet d’un apprentissage, d’une activité. Selon une expérimentation rapportée dans la revue Brain Connectivity, par une équipe de chercheurs de l’Université d’Emory aux Etats-Unis,  la lecture d’un roman entrainerait des modifications importantes au niveau cérébral.

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Voici un extrait de l’ article du site Maxisciences sur le sujet :
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Plus de connexions neuronales
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Pendant 19 jours consécutifs, les cerveaux des candidats ont été observés à l’aide d’IRM. Les cinq premiers jours, l’imagerie cérébrale était réalisée pendant qu’ils étaient au repos. Les neuf jours suivant, ils ont été amenés à lire neuf passages de 30 pages de Pompeii, de Robert Harris un texte qui combine des événements fictifs et dramatiques. Dans ce roman, le personnage principal éloigné de Pompéi, découvre les fumées qui se dégagent du volcan et « tente de revenir à Pompéi à temps, pour sauver la femme qu’il aime ». « Cela raconte de vrais évènements d’une façon fictionnelle et dramatique. Il était important pour nous que le livre ait une trame narrative forte », souligne le Pr Berns. Un questionnaire suivait les lectures pour s’assurer que les participants avaient lu correctement, puis ils subissaient une nouvelle séance d’IRM. Une fois toutes les observations cérébrales réalisées et collectées, les chercheurs ont comparé les résultats. Au cours des matinées qui ont suivi la séance de lecture, ils ont ainsi constaté une augmentation du nombre de connexions neuronales dans la région du cortex temporal gauche. Une aire associée à la réceptivité de la langue. De même, une connectivité accrue a été observée au niveau de la région du cerveau associée à des représentations sensorielles venant du corps. Mais ces augmentations n’étaient pas que ponctuelles.
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Un changement durable
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« Même si les participants ne lisaient pas le roman, quand ils étaient face au scanner, ils ont conservé cette connectivité accrue. Nous appelons cela une “activité de l’ombre”, presque comme une mémoire musculaire« , indique le Professeur Berns. Cette persistance s’est même prolongée cinq jours après la lecture du roman, selon les chercheurs. Ceci prouve que les effets de la lecture s’inscrivent dans une certaine durée. « Les changements neuronaux que nous avons trouvé sont associés aux systèmes des sensations physiques et des mouvements, ils suggèrent que lire un roman peut vous transporter dans le corps du protagoniste. Nous savions déjà que les bonnes histoires pouvaient vous faire prendre la place de quelqu’un au sens figuré. Aujourd’hui, nous voyons que quelque chose peut aussi se produire biologiquement », commente le Pr Berns. Par ailleurs, l’effet s’est prolongé cinq jours après la lecture du roman. « Il reste la question toujours ouverte, de savoir si ces changements pourraient durer encore davantage. Mais le fait que nous les détections durant quelques jours, à partir de passages pris au hasard, suggère que nos livres pourraient avoir un effet plus important et durable sur la biologie de notre cerveau ».
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penseur rodin
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Ce qui est à noter et qui est quand même extraordinaire quand on y pense, c’est que le seul fait de lire des scènes de haute intensité dramatique et d’action est à l’origine de changements neuronaux :

 » une connectivité accrue a été observée au niveau de la région du cerveau associée à des représentations sensorielles venant du corps. »

« Les changements neuronaux que nous avons trouvés sont associés aux systèmes des sensations physiques et des mouvements, ils suggèrent que lire un roman peut vous transporter dans le corps du protagoniste. « 

 

« Presque comme une mémoire musculaire » : tout est là, tout est dit. Et nous touchons du doigt la puissance du rôle cognitif de la proprioception !

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Ce sont les neurones moteurs  (cellule nerveuse qui est directement connectée à un muscle et commande sa contraction) qui permettent au cerveau d’ordonner au corps tous les gestes dont celui-ci est capable. À chaque geste, chaque action, comme se lever, tourner la tête ou claquer des doigts par exemple, correspond donc un ensemble de neurones spécialisés.

Le professeur JP Roll a démontré que toute nos actions motrices laissent une trace dans notre cerveau, sous formes de connexions neuronales, au point qu’il a pu constituer une véritable « neurothèque » où sont conservées les signatures sensorielles d’actions diverses de forme et de taille différentes et réalisées à des vitesses variées (Il lui suffit ensuite de stimuler les capteurs proprioceptifs des tendons musculaires avec des vibrations pour donner au sujet la sensation illusoire de ces actions). Nous sommes là au cœur de la plasticité cérébrale.

Il existe une classe particulière de neurones moteurs, les neurones miroirs, qui possèdent la surprenante vertu de fabriquer dans le cerveau de celui qui regarde, l’image du mouvement de celui qui est en train de l’exécuter. Or, des études récentes semblent montrer que c’est parce que nous reproduisons avec nos muscles, de manière presque imperceptible, le mouvement observé (grâce donc à ce feedback proprioceptif) que nous arrivons à analyser les mouvements et expressions d’autrui.

Ce qui est finalement le plus surprenant dans cette étude sur la lecture, c’est que ce n’est pas la vision du mouvement d’autrui (et le feedback proprioceptif qu’elle entraîne), qui simule l’action dans notre cerveau au point de provoquer des changements neuronaux liés aux sensations physiques du mouvement, c’est le seul fait de l’imaginer !

Néanmoins, ça n’a rien de surprenant au vu des découvertes récentes sur la proprioception, comme nous le montre cette étude, rapportée dans Science et vie:

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Difficile à croire mais, oui, il est possible de stimuler ses muscles par la seule pensée et donc de les faire travailler !

Pour preuve, en 2014, une équipe de l’université de l’Ohio a plâtré l’avant-bras de 29 personnes cobayes (non sportives) avant de les séparer en deux groupes. Les premiers devaient s’imaginer qu’ils contractaient leurs muscles pendant cinq secondes, quatre fois de suite, suivi d’une minute de repos. Le tout répété 13 fois durant une séance et cela cinq jours sur sept durant un mois. Les seconds n’avaient aucune consigne

A la fin du mois, le premier groupe avait perdu 24 % de sa force dans l’avant-bras alors que, dans l’autre, le déclin était de 45 % !

Le sens proprioceptif en action

L’explication, on s’en doute, est neurologique. Le fait de penser faire du sport stimule les cortex prémoteur et moteur qui contrôlent le sens proprioceptif (perception, consciente ou non, de la position de nos membres dans l’espace). La pensée active ainsi les récepteurs proprioceptifs et de fait excite les muscles qui se contractent (légèrement) sans aucune action physique.

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C’est fou quand y pense ! Fascinante proprioception !

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Plasticité cérébrale, apprentissage et cerveau des dyslexiques

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La plasticité cérébrale est au cœur de l’hypothèse de l’origine proprioceptive de la dyslexie (et de certains autres troubles des apprentissages). En effet, la proprioception est un sens particulier qui s’appuie sur la plasticité cérébrale , toutes nos actions motrices laissant une trace dans notre cerveau. Du fait de cette neuroplasticité, un dysfonctionnement proprioceptif serait donc à l’origine d’un développement différent du cerveau. Cette même plasticité cérébrale permettrait ensuite au cerveau de se réorganiser, avec de l’entraînement, dès lors que la proprioception serait normalisée grâce au traitement proprioceptif. L’ action des différentes rééducations (orthophonie, etc.) serait alors potentialisée du fait d’un terrain sensoriel de meilleure qualité (en effet, la proprioception est non seulement considérée comme un sens à part entière, mais comme un sens premier à partir duquel nous pouvons interpréter nos autres sens).

Cette notion de plasticité cérébrale est donc fondamentale pour comprendre l’hypothèse de l’origine proprioceptive de la dyslexie et l’intérêt de la rééducation proprioceptive. Je vous propose donc un nouvel article consacré à ce sujet, montrant que la plasticité cérébrale se situe au cœur des apprentissages, ainsi qu’une publication toute récente qui replace le cerveau des dyslexiques au cœur de cette neuroplasticité.

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Je vous propose déjà deux  extraits du premier article, écrit par neurobiologiste, mais l’ensemble de cette publication est à découvrir ( et vous y trouverez les sources de l’auteur) :

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Une première période se passe in utero, elle consiste en la production de neurones (le cerveau adulte en a environ 100 milliards) et de leur positionnement au sein du cerveau (les neurones migrent de leur lieu de production vers leur destination finale). Chez l’humain, cette période commence vers la 10ème semaine de grossesse et s’arrête vers la fin du 5ème mois.

Une seconde période commence in utero (vers le 6ème mois de grossesse) et se prolonge bien après la naissance (jusqu’à 25-30 ans environ le cerveau n’est pas considéré comme mature !). Elle consiste en la formation de connexions entre les neurones, les synapses (le cerveau adulte en a environ 100 mille milliards), ainsi qu’en l’élimination de synapses et de neurones.On peut parler de plasticité cérébrale pour cette seconde période.

Un nombre excédentaire de neurones et de synapses est produit au cours du développement cérébral. Un long travail de « sculpture » du cerveau a lieu ensuite pour équilibrer leur nombre, ajuster les connexions entre les neurones et entre les régions cérébrales. L’élimination des neurones excédentaires est en grande partie terminée à la naissance (une seconde phase d’élimination aura lieu à l’adolescence) mais l’élimination des synapses excédentaires s’opère jusqu’à la fin de la maturation du cerveau (vers 25-30 ans) ! Le cortex cérébral préfrontal, impliqué notamment dans l’attention, la planification, la prise de décision et le contrôle des émotions, est la dernière région à devenir mature.

La plasticité cérébrale après la naissance est dépendante de l’environnement dans lequel l’enfant puis le jeune adulte grandit.Les activités auxquelles l’enfant participe, ses expériences, l’apprentissage (par exemple celui des mathématiques, de la musique et des langues), les interactions avec les parents (et interactions sociales en général), participent à la structuration du cerveau. Même si la personne ne réutilise pas ensuite ce qu’elle a appris (une langue ancienne ou la musique par exemple),  La plasticité cérébrale, on l’a vu avec l’exemple des tâches manuelles, est possible tout au long de la vie, mais elle est largement plus faible que chez l’enfant et le jeune adulte.

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Nda : Afin de rendre cette notion de plasticité cérébrale plus visuelle, je vous propose de regarder cette vidéo de Céline Alvarez , « La plasticité cérébrale chez l’enfant » :

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Image de prévisualisation YouTube

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Autre passage intéressant qui concerne plus particulièrement la sensorialité (et notamment la proprioception, même si elle n’est pas clairement nommée), où l’on voit bien que la différence qui apparaît dans le cerveau n’est que le résultat d’un apprentissage :

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plasticité cérébrale et singe

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L’apprentissage de tâches manuelles : un exemple de plasticité cérébrale

Une expérience a été réalisée dans les années 1990 illustrant l’existence de la plasticité cérébrale, en prenant l’exemple d’exercices manuels, qui font intervenir le sens du toucher. Les doigts sont connectés au cerveau par des nerfs. Ces nerfs transmettent les informations sensorielles détectées par les doigts au cerveau ainsi que les ordres de mouvement du cerveau aux doigts. La région cérébrale impliquée dans la perception consciente du toucher est le cortex cérébral somatosensoriel. Il est subdivisé en sous-régions, chacune étant associée à un doigt : on parle de carte sensorielle. En quoi consiste cette carte ? Lorsqu’un doigt touche quelque chose, seulement une partie des neurones du cortex cérébral somatosensoriel « s’activent », les autres restant au repos. Chaque doigt « active » des zones distinctes du cortex cérébral somatosensoriel.

La question était : est-ce que la carte sensorielle est figée au cours de la vie, ou est-ce qu’elle s’adapte à notre usage de nos doigts ? Des électrodes ont été placées dans le cortex cérébral somatosensoriel de singes adultes afin de mesurer l’activité de différentes sous-régions de ce cortex. Ces électrodes permettent d’identifier les zones qui « s’activent » lorsqu’un doigt sent quelque chose. Les chercheurs ont tout d’abord précisé la carte sensorielle au début de cette expérience, quelle sous-région s’active lorsque le doigt « 1 » est utilisé par l’animal, de même pour les doigts « 2 », « 3 », « 4 » et « 5 ».

Le singe a ensuite dû faire chaque jour des exercices sollicitant principalement les doigts « 2 » et « 3 », parfois le « 4 ». Au bout de trois mois d’exercices, la carte sensorielle s’en retrouvait modifiée : l’étendue des sous-régions associées aux doigts « 1 » et « 5 » était réduite à la faveur de celle des sous-régions associées aux doigts « 2 » et « 3 » (celle de la sous-région associée au doigt « 4 » n’avait pas bougé). Cela signifie que davantage de neurones répondaient aux doigts « 2 » et « 3 » après cette période d’exercices, ce qui permettait à l’animal d’avoir une meilleure sensibilité pour ces doigts.

On pourrait faire le parallèle avec l’apprentissage d’un instrument de musique comme le violon ou du travail d’un artisan : notre cerveau s’adapte aux tâches qui sont répétées. On peut obtenir des résultats similaires pour d’autres sens. Par exemple, la carte sensorielle du cortex cérébral auditif (chaque sous-région répond à une fréquence sonore) est modifiée dans un environnement sans sons (surdité profonde) ou si des fréquences sont entendues plus fréquemment que d’autres (comme c’est le cas en industrie ou dans le bâtiment, avec certains sons de forte intensité répétés tout au long de la journée).

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L’article dans son intégralité : La plasticité cérébrale au cœur de l’apprentissage

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On le voit donc, le cerveau se modifie en permanence, se sculpte sous l’effet de l’apprentissage et par conséquent un cerveau différent n’implique pas forcément un trouble neurologique ou neuro-développemental, mais peut simplement être le reflet du niveau d’expertise d’une compétence. C’est l’idée que soutiennent deux chercheurs dans une publication récente de la revue Brain Sciences,« Is Dyslexia a Brain Disorder ?« , où ils s’attaquent au « dogme » de l’origine neuro développementale de la dyslexie et suggère que celle-ci est plutôt le résultat de différences interindividuelles. En voici quelques extraits traduits :

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Le résumé :

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La «dyslexie développementale» est souvent considéré comme un trouble neuro développemental. Ce terme implique que le développement du cerveau est censé être perturbé, ce qui entraîne un cerveau anormal et dysfonctionnel. Nous contestons ce point de vue en soulignant qu’il n’y a aucune évidence d’anomalie neurologique dans la grande majorité des cas de difficultés de lecture des mots. Les preuves pertinentes disponibles provenant des études de neuro-imagerie sont presque entièrement des études corrélationnelles et de différences de groupe. Cependant, les différences dans les cerveaux existent certainement chaque fois que des différences de comportement existent, y compris des différences dans la capacité et la performance. Par conséquent, les découvertes de différences cérébrales ne constituent pas une preuve d’anomalie ; elles documentent plutôt simplement le substrat neuronal des différences de comportement. Nous suggérons que la dyslexie devrait plutôt être considérée comme l’une des nombreuses expressions des différences individuelles ordinaires omniprésentes dans les résultats normaux du développement. Ainsi, des termes tels que «dysfonctionnel» ou «anormal» ne sont pas justifiés lorsqu’on se réfère au cerveau des personnes dyslexiques.

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D’autres extraits :

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Il devient évident de dire que les différences dans l’exécution d’une tâche, les différences de capacités, de compétences ou d’habilités, doivent nécessairement être à l’origine de différences dans le cerveau (ou les cerveaux) qui effectue les tâches, que ce soit chez une personne (à travers le temps) ou entre plusieurs personnes. Tout simplement, il n’y a pas d’autre cause possible pour ces différences : si deux personnes atteignent des niveaux de performance différents dans une tâche, cela implique directement et littéralement que les cerveaux des deux personnes doivent être différents exactement de la bonne manière et dans la mesure de la différence de performance observée. C’est-à-dire que si deux personnes sont différemment efficientes  dans l’acquisition d’une compétence, cela signifie que leurs cerveaux diffèrent de telle manière que l’un des cerveaux est plus efficace que l’autre pour se modifier afin de s’adapter à la compétence par l’entraînement. Si une personne apprend une tâche très facilement, cela signifie que la manière dont son cerveau s’est modifié au moment de l’apprentissage est telle que mener à bien cette tâche particulière a des effets importants et durables qui facilitent le traitement, lors de rencontres ultérieures, avec la même tâche spécifique. En revanche, si une personne apprend une tâche avec difficulté ou pas du tout, cela signifie que la manière dont son cerveau s’est structuré est telle que les tentatives d’accomplir la tâche n’ont pas rencontré un succès similaire, mais aboutissent à un bénéfice relativement faible (ou aucun) pour de futures rencontres.

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En ce sens,  constater simplement qu’il y a des différences entre les cerveaux de ceux qui lisent bien et ceux qui ne lisent pas est non pas simplement banal, ce n’est pas simplement attendu ; mais c’est même, a priori, absolument certain. En fait, si aucune différence n’était trouvée, cela signifierait que nos méthodes ne sont pas assez bonnes, ou que nous ne regardons pas le cerveau de la bonne façon, ou que notre technologie n’est pas encore suffisamment développée pour détecter les différences (cf. . [65]). Par conséquent, il n’y a rien à célébrer quand des différences de cerveau sont trouvées. [...] Trouver des différences dans les cerveaux implique simplement que notre technologie actuelle est suffisamment avancée pour commencer à disséquer les différences structurelles et fonctionnelles systématiques entre les cerveaux, qui les rendent différemment aptes à apprendre à lire (ou à faire autre chose).

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Par conséquent, il doit y avoir des différences entre les cerveaux des personnes dyslexiques et ceux qui n’ont aucune difficulté à apprendre à lire. […] Des études comparant des groupes de personnes ayant des compétences en lecture différentes l’ont confirmé (voir les commentaires dans [43,44,47 48,51,58,66]). Des études comparant des groupes de personnes différant par d’autres types de compétences l’ont également confirmé, y compris, par exemple, des pianistes [67], des apprenants en langues [68,69] et des chauffeurs de taxi [70]. Il est inutile d’énumérer plus de comparaisons parce que les différences de cerveau doivent nécessairement exister chaque fois qu’il existe des différences de compétences.
Il n’est pas nécessaire que les différences soient les mêmes pour chaque personne dans un groupe donné, car il y a aussi des différences dans les cerveaux individuels au sein de chaque groupe et, selon toute vraisemblance, de nombreuses façons d’atteindre chaque résultat de performance. Autrement dit, il est possible que différentes configurations cérébrales aboutissent à une performance ou à une capacité similaire (ou médiocre) dans un domaine.

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Ainsi, nous soutenons que les résultats de la neuro-imagerie sont souvent mal interprétés et les fréquentes affirmations selon lesquelles les résultats ont démontré des anomalies sont totalement injustifiées et, par conséquent, incorrectes.
Pour montrer que le développement neuronal a été perturbé, autorisant l’utilisation du terme «trouble neuro développemental», il faut aller au-delà de l’existence de simples différences entre les plus performants et les moins performants (une constatation descriptive). Il faut démontrer que quelque chose dans le développement du cerveau n’est pas ce qu’il devrait être (une déclaration normative), dans un sens bien défini et indépendant ; et il faut aussi démontrer que ce qui ne va pas est très fortement lié aux faiblesses ou échecs comportementaux observés.[...]

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C’est-à-dire qu’il est très improbable de démontrer un dysfonctionnement cérébral franc dans la dyslexie parce que la majorité des personnes ayant des difficultés à apprendre à lire sont en fait parfaitement normales et n’ont pas d’autres difficultés majeures au-delà de la langue écrite. Ils parlent bien, ils marchent bien, ils socialisent bien, ils travaillent, ont des familles et sont de bons membres de notre société. Cela contraste fortement avec les troubles neuro développementaux francs, tels que le syndrome d’alcoolisme fœtal, où la fonction humaine normale peut être substantiellement et visiblement compromise, limitant les perspectives, par exemple, dans les interactions sociales, de manière permanente dans tous les  contextes et situations. En revanche, la seule «maladie» des dyslexiques concerne leur réponse à une invention humaine : ils ont du mal à apprendre le code artificiel du langage écrit, qui (malheureusement pour eux) a fini par occuper une place prépondérante dans la société moderne. [...] Dire que les dyslexiques ont un trouble neurodéveloppemental et les diagnostiquer avec un développement neuronal perturbé, revient à attribuer un désordre neuro développemental à tout groupe qui exécute n’importe quelle compétence en-dessous d’un seuil arbitraire. [...]

Nous estimons qu’il est temps de remplacer l’attente d’une déficience cérébrale par une appréciation de la variabilité individuelle du développement neural normal et ses conséquences multi-facettes dans les domaines de compétences. [...]

Nous ne pouvons pas prouver que la dyslexie n’est pas un trouble neuro développemental, et ce n’est pas ce que nous avons essayé de faire dans cette contribution. Au lieu de cela, nous avons expliqué pourquoi aucun des types de preuves disponibles n’est pertinent pour conclure si la dyslexie est un trouble neuro développemental ou non, et qu’il est au mieux prématuré d’avoir implicitement décidé que c’est le cas.[...]

Par conséquent, nous croyons que le domaine [Nda : de la recherche sur la dyslexie] a été trop hâtif pour adopter une position qui n’est pas étayée par des preuves.

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Vous ne serez pas surpris, j’adore  cette publication qui  laisse la porte ouverte à toutes les autres hypothèses, dont l’origine proprioceptive de la dyslexie !  :)

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Pour la lire dans son intégralité (en anglais), clic sur l’image :

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Brain sciences

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Note : La première image, représentant les aires activées lors de la lecture chez le dyslexique et le lecteur normal, provient de l’article : L’imagerie du cerveau dévoile les secrets de la dyslexie

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Neurosciences : portrait d’un cerveau qui apprend

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Neurosciences : portrait d'un cerveau qui apprend dans Emissions TV, radio, presse,livres 738_gettyimages-534576493

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Je vous proprose d’écouter cette émission très intéressante de France Culture, où une neuroscientifique et un professeur s’accordent sur les meilleures façons de faire fonctionner notre cerveau. Comme un muscle, l’organe peut se travailler, une partie de celui-ci pouvant prendre plus ou moins de place selon sa sollicitation.

Cette conférence a été enregistrée en octobre 2017 avec :

Pascale Gisquet-Verrier, neurobiologiste de l’Institut de neuroscience de l’Universite Paris-Saclay

Eric Gaspar, professeur de lycée et créateur de Neurosup

Pour accéder à cette émission, clic sur l’image ci-dessous :

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France culture

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En tout début d’émission, Pascale Gisquet-Verrier nous explique que notre vie consiste avant tout à traiter des signaux qui proviennent de nos organes des sens. Notre cerveau traite en permanence des stimuli qui lui parviennent à travers les organes sensoriels et il réagit en fonction du type de signaux qu’il reçoit et des informations qu’il a déjà stockées en mémoire. Elle explique aussi que le cerveau est un organe multitâche très performant, qui effectue énormément de tâches en automatique. Celles-ci sont fondamentales pour subvenir à nos besoins essentiels et nous permettre de nous dégager l’esprit pour nous consacrer à des activités cognitives de niveaux plus élevés. Il y a un très gros décalage entre l’immense majorité des tâches automatiques et la faible partie d’entre-elles qui est dévolue à la cognition.

NdA : Du coup on comprend pourquoi le cerveau ne peut plus être totalement occupé par les tâches cognitives de haut niveau quand il ne peut pas automatiser certaines tâches, car il ne peut se fier au retour de ses organes sensoriels et notamment de la proprioception ;) .

Dans la deuxième partie de l’émission Eric Gaspar nous parle de la plasticité cérébrale qui est la découverte majeure des neurosciences ces vingt dernières années (son intervention rejoint l‘émission de France Inter partagée récemment). Le cerveau est un très bon gestionnaire qui créé des connexions en permanence sous l’effet de l’apprentissage, mais qui supprime aussi celles qui ne sont plus utiles. C’est pourquoi il faut de l’entraînement pour renforcer les connexions. Les chauffeurs de taxi londoniens et les musiciens ont un cerveau différent des personnes « tout venant », mais dès qu’ils cessent leur activité, les zones dévolues à ses activités sont réattribuées à d’autres choses et leur cerveau perd sa spécificité. En conclusion, le cerveau est extrêmement plastique et se réorganise en permanence.

NdA : Face à ces découvertes, je n’arrive vraiment pas à comprendre que persistent encore les théories figées des origines des troubles dys : « c’est telle zone qui dysfonctionne ». Sauf s’il y a des lésions, mais là c’est une autre problématique …

Bref, selon l’hypothèse d’une origine proprioceptive de certains troubles dys, si on corrige une dysproprioception grâce à un traitement proprioceptif, la plasticité cérébrale permettra au cerveau de se réorganiser :) .

Plasticité cérébrale

 

Plasticité cérébrale dans Emissions TV, radio, presse,livres 640_cerveau-potion-de-viefr

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Nous l’avons vu à plusieurs reprises, la proprioception fait appel à la plasticité du cerveau, sa capacité d’adaptation aux changements. En ce sens, la proprioception est un sens supérieur dans la hiérarchie. Mais qu’est réellement la plasticité cérébrale ?

Afin de vous familiariser avec ce concept, je vous propose d’abord de visionner une petite vidéo amusante, puis d’écouter une émission de France Inter consacrée à ce sujet.

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  • Dans un premier temps, voici la petite vidéo qui nous montre, au travers d’un exemple concret, comment on peut « recâbler » le cerveau avec de l’entrainement.

 

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L’expérience consiste à faire du vélo avec une bicyclette trafiquée : quand vous tournez le guidon à droite, vous partez à gauche… L’homme a donc dû « désapprendre » à faire du vélo et a mis 8 mois pour réussir à maîtriser ce vélo particulier, son fils uniquement 2 semaines. Quand l’homme a voulu reprendre un vélo normal, il ne savait plus en faire. Il lui a fallu 20 minutes pour retrouver l’ancien « circuit neuronal ».

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Image de prévisualisation YouTube

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  • Dans un second temps, je vous propose d’écouter cette émission de France Inter consacrée à plasticité cérébrale (Clic sur l’image). Les invités qui y interviennent sont :
  • Hervé Chneiweiss Neurologue et neurobiologiste
  • Armelle Rancillac Chargée de recherche INSERM au laboratoire Plasticité du cerveau du CNRS dans l’équipe Réseaux neuronaux du sommeil à l’ESPCI.
  • Philippe Vernier Directeur de l’institut des Neurosciences à Paris Saclay

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tête au carre

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Là encore, Hervé Chneiweiss nous explique que l’aire du cortex cérébral dédié à la main gauche est, chez le violoniste virtuose, d’un tiers supérieure à celle d’un sujet ne jouant pas de violon (jouer d’un instrument de musique étant une activité hautement proprioceptive). A l’inverse, quand le violoniste cesse de jouer, la région supplémentaire sera perdue et réa-louée à d’autres fonctions.

Des sous régions du cerveau s’adaptent sous l’effet de l’apprentissage pour obtenir de meilleures performances.

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Nda : Il a été démontré que la proprioception est un sens qui a la particularité de s’appuyer sur la plasticité cérébrale (par exemple, si un membre reste plâtré trop longtemps, le cerveau finit par l’ « oublier »). L’objectif du traitement proprioceptif est donc, en redonnant au cerveau de nouvelles et bonnes informations proprioceptives, de lui permettre de se réorganiser. Et si on en croit la petite  vidéo, on peut supposer que plus l’enfant est pris en charge tôt et plus efficace sera le traitement …

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Apesanteur, cerveau et proprioception

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Dupond sur la lune

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Pour changer un peu, nous allons partir dans l’espace. :)

Mais, sans trop nous éloigner de notre sujet, puisque j’ai découvert que la proprioception est beaucoup étudiée dans les missions spatiales. J’ai déjà partagé avec vous des articles qui montraient comment la pratique de la danse ou d’un instrument de musique modifiait le cerveau du fait de la plasticité cérébrale liée à la proprioception.

Je vous propose donc cet article de Le Soir, que j’ai trouvé très intéressant, car il montre comment la connectivité du cerveau des spationautes est modifiée dans ses zones liées à la proprioception* (insula, cervelet).  Fascinante proprioception !!!

 

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apesanteur

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L’apesanteur modifie le cerveau

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On savait que l’apesanteur que subissent les voyageurs de l’espace entraîne différents troubles physiologiques dont la perte osseuse, l’altération des muscles et le mal du voyage. En situation d’apesanteur, le système musculo-squelettique n’est plus soumis aux contraintes que la gravité lui impose sur Terre, ce qui entraîne son altération progressive. Des troubles contre lesquels les cosmonautes, généralement sélectionnés parmi les athlètes, se prémunissent partiellement, en pratiquant un entraînement intensif.

Mais on ne savait guère comment l’absence de pesanteur affectait le cerveau. C’est désormais chose faite avec la publication aujourd’hui, dans le journal Brain Structure and Function, des résultats d’une étude sur le fonctionnement du cerveau d’un cosmonaute de 44 ans avant sa première mission spatiale vers l’ISS et après son retour sur Terre, six mois plus tard. Le cosmonaute, dont le nom est resté secret afin de protéger ses données médicales, a effectivement subi deux changements majeurs dans le fonctionnement de son cerveau par rapport à l’analyse effectuée par l’imagerie à résonance magnétique (IRM) fonctionnelle effectuée avant le vol. Les images montrent clairement une connectivité réduite de l’insula dans l’hémisphère droit. L’insula est une composante de base de notre système vestibulaire dans l’oreille interne. C’est elle qui est responsable de l’intégration visuelle et de l’information sensorielle proprioceptive. La proprioception désigne la perception, consciente ou non, de la position des différentes parties du corps. Elle fonctionne grâce à de nombreux récepteurs musculaires et ligamentaires, ainsi qu’aux voies et centres nerveux impliqués. C’est, par exemple, le système vestibulaire qui nous permet, lorsque nous fermons les yeux dans un avion, de percevoir néanmoins les changements de direction.

D’autre part, ce cosmonaute a montré également une connexion plus faible entre son cervelet et les zones cérébrales liées à la motricité.[...]

Pour le professeur Floris Wuyts de l’Université d’Anvers, qui coordonne le projet, « si ces résultats ne constituent pas une surprise, car on savait déjà que les cosmonautes rencontraient divers problèmes moteurs à leur retour de l’espace (vitesse, précision et coordination des mouvements) ; c’est cependant la première fois que l’on peut visualiser ces changements dans le cerveau et démontrer leurs effets sur le fonctionnement cérébral ». [...] 

Les chercheurs vont maintenant poursuivre leurs investigations en continuant à s’intéresser aux altérations du cerveau des astronautes. Mais pas uniquement : selon eux, ce type de recherches est également très pertinent pour des patients alités depuis plusieurs mois ou connaissant un syndrome vestibulaire.

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L’article dans son intégralité : L’apesanteur modifie le cerveau

 

Note * : La proprioception est étroitement liée au système postural qui est notre capacité à maintenir une posture en s’opposant à l’effet de l’apesanteur. La lutte contre cette force est sous la dépendance du tonus des muscles antigravitaires (muscles extenseurs des membres inférieurs, muscles paravertébraux).

Note : D’après ce document de l’Aadys, on observe chez les spationautes des troubles de type dysgraphie et dyslexie dans les jours qui suivent leur retour sur terre. (Je me demande de plus en plus pourquoi si peu de monde  travaille sur le lien entre proprioception et troubles des apprentissages !!!) :

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Spationautes

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Le principe de neuroplasticité

Le Pr Hugues Duffau (neurochirurgien, professeur des universités – praticien hospitalier français) nous explique, dans une vidéo de 10 minutes, les grands principes de la neuroplasticité, loin de la représentation figée du cerveau qu’a longtemps véhiculé la neurologie. Par ailleurs, il déclare (1) :

« Nous avons tous un cerveau différent, et la géographie fonctionnelle de chaque cerveau se modifie aussi avec le temps [...]. Contrairement à ce qui nous a été enseigné, telle zone du cerveau ne correspond donc pas à telle fonction : tout fonctionne en réseaux neuronaux, grâce à des fibres de substance blanche, autrement dit des « câbles ». Si ces câbles s’avèrent similaires d’un individu à l’autre, leurs terminaisons sont en revanche très variables »

Ce principe de neuroplasticité est important pour comprendre que le cerveau n’est pas un organe figé, dont chaque région correspondrait à une fonction spécifique. Au contraire, le cerveau est « plastique », de nouvelles connexions peuvent se créer en permanence, à la conditions que les fibres de substance blanche, autrement dit les « câbles » soient intacts.

Le traitement proprioceptif des troubles des apprentissages s’appuie sur cette neuroplasticité : en donnant au cerveau de nouvelles et bonnes informations proprioceptives et sensorielles, auparavant déficientes, de nouvelles connexions vont pouvoir se créer et le cerveau va pouvoir se réorganiser.

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Si vous souhaitez aller plus loin, le Pr Duffau aborde, dans cette autre vidéo, une compréhension scientifique des émotions où il esquisse les bases de l’autisme :

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Et, dans cette dernière vidéo,  il nous explique comment il opère le cerveau ouvert avec phase de conscience des patients  :

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Dans cette émission de « C à vous », on peut observer une de ses opérations :

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Et pour finir, voici une conférence, un peu ardue, sur le sujet (avec un petit passage sur la dyslexie  à 31min42sec):

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Note (1) : Opération à cerveau « ouvert », sur JDD papier

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