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7 rôle de coordinateur des informations sensorielles allant au cortex ; l’hypothalamus, quant à lui, est le centre de contrôle de l’appétit, des comportements de défense et de reproduction, du cycle veille sommeil. Le mésencéphale est constitué de deux paires de petits renflements appelés colliculi. Ces groupes de neur... | [
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Système nerveux central et périphérique Le cerveau antérieur, le mésencéphale et la moelle épi- nière forment le système nerveux central (SNC). L’encéphale est protégé par la boîte crânienne tandis que la moelle épinière qui mesure environ 43 cm de long est protégée par la colonne vertébrale. Le système nerveux périphé... | [
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The nervous system has two great divisions: the central nervous system (CNS), which consists of the brain and the spinal cord, and the peripheral nervous system (PNS), which consists of nerves and small concentrations of gray matter called ganglia. The brain sends messages via the spinal cord to the body’s peripheral n... | [
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8 Notions fondamentales sur le cerveau © 2013 Society For Neuroscience & Société des Neurosciences Quand les neurones reçoivent ou envoient des mes- sages, ils transmettent des impulsions électriques le long de l’axone. Beaucoup d’axones sont recouverts d’une gaine de myéline dans le but d’accélérer la conduction de l’... | [
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Ce change- ment, appelé potentiel d’action, se propage le long de la membrane de l’axone à une vitesse de plusieurs centaines de kilomètres heure. Ainsi, un neurone peut déclencher de multiples potentiels d’action toutes les secondes. Quand ces changements de voltage atteignent la terminaison de l’axone, ils déclenchen... | [
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Caractériser et comprendre la variété des circuits uti- lisant les synapses chimiques est essentiel pour décrypter le large éventail de fonctions cérébrales et répondre à des questions aussi variées que : comment se fait la mise en mémoire d’informations, pourquoi la sexualité est un si grand motivateur ou qu’est ce qu... | [
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Dans la maladie d’Alzheimer, on a observé la mort des neurones libérant de l’ACh ce qui fait de la restauration de ce neurotrans- metteur dans le cerveau l’objectif de récentes recherches. Les drogues qui inhibent l’acétylcholine estérase (augmen- tant l’ACh dans le cerveau) constituent un des principaux traitements sy... | [
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9 glycine et acide gamma-aminobutyrique (GABA) inhibent l’activité électrique des neurones. L’activité liée au GABA est augmentée par les benzodiazépines (par exemple le Valium ®) et par les drogues anti convulsives. Dans la maladie de Huntington, maladie héréditaire qui commence à l’âge mûr, il y a dégénération des ne... | [
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La dopamine est présente dans trois principaux circuits cérébraux. Le circuit dopaminergique a été directement corrélé à des pathologies du contrôle des mouvements. Les personnes atteintes de la maladie de Parkin- son présentent un déficit de dopamine dans le cerveau entraînant des symptômes tels que des tremblements, ... | [
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La noradrénaline est également sécrétée par le système nerveux sympathique dans tout l’organisme pour réguler le rythme car- diaque et la pression artérielle. Un stress aigu augmente la libération de noradrénaline des terminaisons nerveuses sym- pathiques et des glandes surrénales. Neurons are cells within the nervous ... | [
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10 Notions fondamentales sur le cerveau © 2013 Society For Neuroscience & Société des Neurosciences Sérotonine Ce neurotransmetteur est présent dans le cerveau et dans d’autres tissus, en particulier dans les plaquettes sanguines et dans la paroi du système digestif. Dans le cerveau, la sérotonine a été identifiée comm... | [
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Ce système est très important pour l’activation et le contrôle d’activi- tés comportementales comme la sexualité, les émotions, la réponse au stress, la prise alimentaire, la soif et la régula- tion de fonctions de l’organisme parmi lesquelles la crois- sance, la reproduction, et le métabolisme énergétique. La manière ... | [
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Dans le cerveau, les hormones altèrent la production des produits des gènes qui participent à la transmission synaptique ou qui affectent la structure des cellules nerveuses. Il en résulte que l’activité des neurones peut être modifiée pour une durée allant de quelques heures à quelques jours. Ainsi, le cerveau ajuste ... | [
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Le composé actif du piment, la cap- saïcine, cause la libération de substance P, ce dont l’on devrait prendre conscience avant d’en manger. Facteurs trophiques Différentes petites protéines dans le cerveau agissent comme des facteurs trophiques, substances nécessaires pour le développement, la fonction et la survie de ... | [
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11 l’apprentissage. Un stress sévère et prolongé peut altérer la capacité du cerveau à fonctionner normalement pendant une certaine durée mais le cerveau est aussi capable de se rétablir remarquablement. La reproduction chez les femmes est un bon exemple de cycle dirigé par les hormones et impliquant une boucle de rétr... | [
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Par ailleurs, des données récentes suggèrent que les gènes situés sur les chromo- somes X et Y pourraient contribuer à ce processus. Des scientifiques ont découvert des différences statistiquement et biologiquement significatives entre les cerveaux des hommes et des femmes similaires aux différences réper- toriées lors... | [
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Dans des situations d’ex- cès de libération de glutamate, comme lors d’une isché- Working in tandem with the rest of the nervous system, the brain sends and receives messages, allowing for ongoing communication mie cérébrale, les dommages neuronaux suivant l’ischémie pourraient être, entre autres, imputables à l’oxyde ... | [
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12 Notions fondamentales sur le cerveau © 2013 Society For Neuroscience & Société des Neurosciences brane de la cellule. La protéine G ainsi activée permet à l’enzyme adenylyl cyclase de convertir l’ATP en adénosine monophosphate cyclique (AMPc). Plutôt que d’agir comme un messager entre deux neurones, l’AMPc exerce un... | [
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1 grand écheveau des bases neurales de ces comportements, longtemps étudiées sur le plan phénomé nologique, commence à peine à être clarifié grâce aux différentes techniques d'étude du comporte ment humain. Mais le cerveau conserve encore sa part de mystère, et la compréhension de son fonc tionnement demeure encore ... | [
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Son principal composant res ponsable du traitement de l'information interne, le neurone, peut être assimilé à un ultramicropro cesseur, qui, loin d'être un simple relais binaire, possède environ 103 connexions en provenance d'autres neurones et établit environ 104 connexions avec ses voisins, situés euxmêmes jusqu'... | [
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80 ms, on détecte des cibles auditive et visuelle en à peu près 100 et 150 ms respectivement, on re connaît un mot écrit en environ 600 ms... Plus généralement, le cerveau fonctionne sur un rythme de base avoisinant les 40 Hz, tandis que les activités locomotrices sont cadencées à une fréquence de 5 | [
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2 Hz. En bref, « on pense à 40 Hz, on marche à 5 Hz ». La circuiterie interne du cerveau humain, l'organisation fonctionnelle des différentes régions et l'extraordinaire plasticité des réseaux neuronaux, offrent ainsi l'image d'une « unité centrale » à ce jour inégalée. En comparaison, les latences de traitement de l'o... | [
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3 à des calculs et peuvent être modélisés au travers de schémas cycliques reposant sur des étapes séquentielles et/ou parallèles (sensation, perception, représentation conceptuelle, action) ; (3) une thèse constructiviste, reposant sur une compréhension neurobiologique de l'esprit humain, dont les aptitudes reposent su... | [
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Elle est par ailleurs considérée comme active, dans la mesure où elle constitue un processus de recherche d'informations, pertinentes pour la tâche en cours, répondant aux exigences d'un système adaptatif doté de capacités de représentation cognitive, qui formule des hypothèses sur les conséquences de l'action et cherc... | [
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4 2.1.1. Niveau micro Le neurone biologique 2. Panorama des grandes fonctions sensorimotrices et cognitives 2.1. Organisation générale du système nerveux Dans l'étude du fonctionnement du cerveau, les chercheurs s'intéressent à différents niveaux d'organisation : modélisation théorique, études comportementales, enregis... | [
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5 Le neurone formel est placée sous la dépendance des échanges ioniques (K+, Na+, Cl) se produisant au niveau des canaux ioniques localisés sur la membrane du neurone. L'étude du neurone biologique a donné lieu à de nombreux modèles de neurones formels, plus ou moins plausibles sur le plan neurophysiologique. On retie... | [
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6 2.1.2. Niveau macro L'apport du connexionnisme dans les années 80 a permis d'améliorer ces concepts, en introdui sant des réseaux multicouches avec des cellules à réponse nonlinéaire (i.e. dont la sortie est une somme pondérée des entrées reçues, selon une fonction de transfert nonlinéaire), et un algorithme de r... | [
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7 2.2. Les grandes fonctions biologiques 2.2.1. Les systèmes sensoriels constate que chaque lobe est en fait constitué de plusieurs aires corticales, chacune étant spécialisée dans certains aspects des grandes fonctions sensorimotrices et cognitives humaines. En effet, le cer veau traite l'information nécessaire à son... | [
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En effet, bien que cela soit réalisé dans des temps très brefs, reconnaître un objet simple, comme une voiture dans la rue, implique plusieurs étapes de traitement : l'extraction de primitives géomé triques et la détection de contours (bords orientés, coins), l'analyse de sa texture et des informations locales de mouv... | [
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1 Il est certain qu'un transistor défectueux n'affectera pas la majorité des opérations quotidiennes effectuées par un ordinateur, mais lorsque ce transistor sera sollicité lors d'une opération particulière, le « bug » est à craindre... | [
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2 On dit également intéroceptive et extéroceptive | [
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8 un objet externe en environ 220 ms, ce qui constitue un délai temporel relativement court si l'on songe que la plupart de nos comportements réflexes (i.e. involontaires) se situent aux alentours de 60120 ms. Illustration 5 Latences neuronales pour le traitement visuel (Tiré de Thorpe & Fabre Thorpe, 2001) La saisie... | [
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9 Aspects neurophysiologiques De nombreux modèles de la perception des objets ont été proposés. On retiendra le modèle de Biederman (1987) qui conçoit l'identification d'un objet comme l'aboutissement d'une série de trai tements, incluant l'extraction des indices saillants de la scène perceptive (bords et coins, régio... | [
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10 Illustration 8: Organisation hiérarchique du traitement de l'information visuelle, et circuiterie générale entre les différentes aires corticales impliquées (en rouge, la voie ventrale ; en vert, la voie dorsale) (Explication dans le texte) Pour les modalités auditive et visuelle en particulier, un schéma général pe... | [
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11 ments qui y sont réalisés répondraient à la question « quoi ? » (cf. figures 8 et 9). Notons cependant que l'existence d'une dichotomie aussi stricte entre les « fonctions » visuelles est actuellement en débat. Illustration 9: Les deux voies de traitement de l'information visuelle pour la reconnaissance d'objet et l... | [
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12 2.2.2. Le système moteur Aspects neurophysiologiques L'action à la base de nos comportements des plus élémentaires aux plus complexes Si l'on a décrit dans les paragraphes précédents l'organisation des systèmes perceptifs, ceuxci ne fonctionnent pas comme des circuits isolés mais sont, au contraire, constamment pla... | [
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Ici encore, le concept de représentation prend tout son sens lorsque l'on songe à nos capacités d'élaborer des modèles internes de l'action qui nous permettent de compenser les latences d'exécution de nos gestes et du traitement de l'information sensorielle en retour, et de nous adapter aux « irrégularités » de l'envir... | [
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13 que l'on trouve illustrée par l'homonculus de Penfield (cf. figure 10, droite). L' aire prémotrice (APM) contribue à guider les mouvements en intégrant les informations sensorielles et s’occupe des muscles qui sont les plus proches de l’axe du corps. Quant à l’aire motrice supplémentaire (AMS), elle serait impliquée... | [
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14 Organisation de la réponse motrice Illustration 11: Organisation anatomofonctionnelle du contrôle de la motricité Cervelet. Quant au cervelet, il intervient dans la mémorisation de séquences motrices apprises et participe à la coordination et à l'ajustement en ligne des mouvements fins. Son rôle déterminant dans la... | [
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15 Schéma de contrôle des actes moteurs l'exécution du mouvement implique principalement l'aire motrice primaire, et via le système pyramidal qui la relie à la moëlle épinière, les motoneurones qui, lorsqu'ils déchargent, permettent la contraction musculaire. Les modèles actuels du contrôle moteur, très inspirés de la ... | [
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3 Lorsqu'on effectue un mouvement précis, on évalue en ligne la position du membre dans l'espace principalement grâce aux informations visuelle et proprioceptive, mais ces informations mettent du temps pour être intégrées dans le plan moteur réactualisé, ce qui entraînerait un décalage dans la correction motrice si ce ... | [
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16 dans les relations sociales. 2.2.3. L'attention fonctionnent en parallèle (exécutables simulta nément lors d'une activité contrôlée) pas de consommation des ressources attention nelles Aspects neurophysiologiques L'attention peut être définie comme la sélection et la facilitation locale et transitoire du traite m... | [
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traitements ascendants (exogène) vs. descendants (endogène) (Posner, 1980) Par exemple, le modèle de Schneider et Shiffrin (1977) postulent l'existence de processus attention nels se différenciant par le degré de contrôle que le sujet peut exercer sur leur déroulement (cf. ta bleau cidessous). Processus automatiques... | [
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17 transformations sensorimotrices, la coordination des entrées en provenance de différentes modalités sensorielles, et plus généralement dans la représentation de l'espace, joue un rôle particulier dans l'attention spatiale. Selon eux, c'est cette structure qui permettrait le désengagement de l'attention, lorsque cell... | [
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18 2.2.4. La mémoire Par définition, la mémoire concerne les informations qui sont « stockées » dans le cerveau4. Dans son étude, on l'associe principalement aux capacités d'apprentissage et de récupération. Dif férents types de mémoire peuvent être considérés : la mémoire à court terme, ainsi que la mémoire de travai... | [
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4 En neurophysiologie, on parlera plus volontiers de mémoire au sens de la structure qui stocke ces informations (e.g. la force des synapses) | [
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5 On parle également de registres d'information sensorielle. | [
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19 Un des modèles de la mémoire de travail qui a été le plus étudié est celui proposé par Baddeley. Il consiste en un processeur central, vraisemblablement situé dans le lobe frontal, qui coordonnerait l'activité de deux soussystèmes esclaves : une boucle phonologique (acoustique et linguistique) et une boucle visuos... | [
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20 Mémoire à long terme représentation des objets et des événements (e.g. le visage d'un ami) la plupart du temps, établie en une seule fois (pas besoin de répétitions nombreuses), à partir de l'âge de 2 ans implication des aires associatives limbiques (notam ment l'hippocampe dans le lobe temporal médian) mais le déb... | [
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La première est localisée dans les parties antérieure et latérale du lobe temporal, tandis que la seconde implique le lobe tem poral médian (cf. figure 16). Les recherches récentes apportent une image complexe des fonctions mnésiques et de leur lo calisation. L'hippocampe, les lobes temporaux, de même que les structu... | [
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21 Aspects neurophysiologiques Illustration 16: Organisation de la mémoire à longterme (droite) et schéma général de la consolidation mnésique (gauche) Hippocampe et système limbique. L'hippocampe faciliterait l'association entre différentes régions corticales et différents types de stimulation (e.g. son et image). Ce... | [
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22 respondent aux régions où les informations sensorielles qui sont à l'origine des souvenirs ont été re çues (le cortex occipital pour les souvenirs visuels, temporal pour les souvenirs auditifs, etc.). Les traces mnésiques ainsi « ancrées » au niveau cortical demeureront disponibles pour une récupéra tion ultérieur... | [
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23 2.2.5. Le langage Du son au sens La perception des mots écrits est à peu de choses près semblable à celle d'un objet non verbal, mais la différence majeure tient au fait qu'au mot est associée une signification particulière, c'està dire sa représentation sémantique. Les mots entendus activent également une représe... | [
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24 Aspects neurophysiologiques duelle, puisque les caractéristiques intrinsèques du signal de parole peuvent être modulées par les conditions d'élocution (contexte et échelle de temps) : cela entraîne principalement des problèmes de variabilité et d'alignement temporel. S'ajoutent à cela différents facteurs qui rendent... | [
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25 2.2.6. Les émotions Aspects neurophysiologiques L'émotion peut se définir comme la perception consciente d'un état somatique particulier, pro duit par l'activation de structures limbiques spécifiques, qui entraîneraient en retour une activation du système somatosensoriel, ce qui expliquerait par exemple les effets ... | [
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L'amygdale est une structure cérébrale essentielle au décodage des émotions, et en par ticulier en qui concerne les évènements potentiellement dangereux. Mais l'amygdale n'est pas la seule structure impliquée dans la détection de ce type d'information, et plusieurs autres régions du cerveau communiquent avec l'amygdal... | [
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26 Exemple du circuit de la peur Illustration 21: Circuits impliqués dans l'émergence d'une réponse émotionnelle Cortex préfrontal. Des connexions importantes à l'amygdale proviennent également du cortex pré frontal médial. Elles seraient impliquées dans le processus d'extinction qui fait qu'un stimulus pro voquant u... | [
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27 2.3. Une vue unifiée ? Illustration 22: Circuit de la peur : voies courte et longue (Ledoux, 1989) Comme on l'a vu dans les paragraphes précédents, la perception doit être vue comme un acte de construction, c'estàdire une sélection multicritères et multiéchelles, qui se trouve instanciée par un ensemble de popul... | [
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28 Illustration 23: Organisation générale ascendante et descendante des processus sensorimoteurs et cognitifs Sur le plan opératoire, la plupart des opérations ne correspondraient pas à un processus unitaire au sein du système nerveux central, mais seraient plutôt la résultante globale d'une intégra tion de nombreux ... | [
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De même, malgré la diversité des réseaux fonctionnels soustendant ces activités élaborées, les mêmes mécanismes sont souvent à l'oeuvre : connexions récurrentes permettant un contrôle descen dant, inhibition synaptique, synchronisation des activités des différentes populations de neurones... 3. Des systèmes biologiqu... | [
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30 3.3. Perspectives Références Berthoz, A. (2003). La décision. Odile Jacob. Bloch, V. (1999). Cerveaux et machines. Hermès Roulin, J.L. (1998). Psychologie cognitive. Bréal. rielle cérébrale, comme des codes physiques ou des symboles (Pylyshyn). L'un des principaux obstacles à la conception de systèmes artificiels v... | [
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