Histoire des concepts du cerveau PDF

I- conceptions anciennes ( de la préhistoire à la renaissance) 1.1- la trépanation au temps préhistoire Intervention qui consiste a pratiquer un orifice dans un os quelconque Les plus anciennes traces de trépanation cranienne remontent à la fin du néolithique La trépanation : n'est pas simpleme...

I- conceptions anciennes ( de la préhistoire à la renaissance) 1.1- la trépanation au temps préhistoire Intervention qui consiste a pratiquer un orifice dans un os quelconque Les plus anciennes traces de trépanation cranienne remontent à la fin du néolithique La trépanation : n'est pas simplement utilisée comme un rituel mais est bien une mesure chirurgicale destinée a faire diminuer la pression intracrânienne Néolithique ils faisaient des expérience pour soigner des gens Des milliers de crane trépanes retrouvés un peu partout dans le monde entier 1.2 époque pharaonique Le papyrus chirurgicale : traité de médecine traitant ainsi entre autre pour la 1ere fois de l'anatomie du cerveau datant de -2500 Hypo : il s'agirait des travaux d'Imhotep Pour les égyptiens le therme pour décrire le cerveau dans papyrus est : moelle du crane (= matiere à l'interieur de la boite cranienne) et les circonvolution corticale sont compare a du mentale ondulé Descriptions des troubles observés après facture de crane : égyptiens pensaient déjà que les lésions centrales pouvaient avoir des répercussions à distance Ainsi que des perte sensorielle ou motrice survenant du cote opposé a l'hémisphère lésé Mais c'est le cœur qui est considere comme l'organe suprême abritant intelligence et conscience Pourquoi on ne sens pas notre cerveau dans notre tête car le cerveau n'a pas les nerf qui ressente la douleur Cerveau autour de l'orange pas de capteur de la douleur Pas de capteur parce que pas besoin en théorie 1.3 antiquité grecque Les savants grecque se rendait en Egypte pour rencontre leur homologue Le cœur est le siège de l'âme et le centre de contrôle de l'ensemble des activités corporelle Alcméon de Crotone (500 av JC): Médecin, physiologiste, astronome et philosophe le premier qui établit un lien entre cerveau "Le cerveau est le siège de la pensée et des sensation" Hippocrate de Cos (460-379 av JC): Médecin et philosophe Les aphorismes : inclus le fameux serment lequel le médecine doit prévenir Cerveau est centre des sensation et de l'intelligence Le traite décrit la craniotomie : methode pour restaure " l'équilibre humoral" en procurant une voie de sortie des humeurs accumulées dans la boite crâniennes L'épilepsie qualifiée de " maladie sacrée" est décrète comme un dysfonctionnement cérébral Théorie humorale : depuis Hippocrate 4 elements fondamentaux à l a base de tout ce qui existe dans l'univers selon Pythagore Chaque element selon Hippocrate est associe a un fluide du cours appelé HUMEUR Feu : bile jaune Air : sang Eau : phlegme (ou lymphe) Terre : bille noire Maladie : déséquilibre entre ces 4 humeurs Platon (429-348 av JC) : Philosophe Ame rationnelle située dans la boite cranienne s'occupe de l'intellect Ame irascible se trouve dans le cœur et s'occupe des sentiments Ame concupiscente au nv du fois et de l'intestin gouverne luxure, gourmandise, désir Aristote discipline de Platon (383-322 av JC): Philosophe et polymathe Le cœur siége de l'intellect car : La chaleur distingue les corps animes des corps mort Le cœur est au centre de l'organisme et il est chaud Le cerveau est froid CI : le cerveau sert à tempérer la chaleur et l'agitation du cœur Mais pourquoi le cerveau des etres les plus intelligents est aussi le plus gros ? Rep Aristote : pou refroidir le plus chaud des cœurs Hérophile discipline d'Hippocrate (335-280 av JC) : Médecin Décrit les hémisphère cérébraux, le cervelet, les cavités ventriculaires et formule l'idée que le 4ieme ventricule serait le siége de l'âme Le liquide c'est la vie Donc l'âme se situe dans les ventricule elle se situe dans l'âme Tout est relie avec théorie humorale plus important les liquides Erasistrate (310-250 av JC): Médecin et anatomiste Etudie le cervelet entre diff especes, pratiques autopsies sur condamnes à mort Etablit un parallèle entre circonvolution cérébrale et intelligence par anatomie comparée Et les nerfs sont des structure tubulaires transportant des esprits animaux (pneumas) repris 4OOans plus tard par anatomie comparée Lien avec le cortex et l'interlecte 1.4 Gallien de Pergame l'époque romaine Gallien de Pergame ( 129-200 apres JC) : Médecin En opposition avec Aristote, Galien situe l'esprit dans le cerveau et non le cœur Autopsies interdites par les lois de Rome : Galien va disséqué ( et vivisection) des animaux Ainsi les théories de Galien sont basé sur l'observation et l'experience et non de simple spéculation : limite observation sur l'animal Le premier à faire des observations experimentale Réalisation de l'expérience : en cherchant les nerfs contrôlant la respiration, il sectionne les nerfs laryngés et constate que les animaux n'émettent plus aucun son : découverte des nerfs de Gallien Analyse la paralysie induites par des sections de la moelle épinière à différents niveaux, d'hémisections Anatomie : Visualisation des ventricules, du chiasmas optique (nerf qui se lie) Numérotation des nerfs crâniens Distinction nerfs sensoriel et nerfs moteurs La théorie de Galien : Mixte la théorie de Platon des 3 âmes et la théorie pneumatises d'Erasistrate Les esprits ou pneuma voyagent à partir des cavités ventriculaires du cerveau en circulant dans les nerfs assimilés à des petites canalisations 3 types d'esprits : Esprit naturel (pneuma physique) Esprit vital ( pneuma zootique) Esprit animal (pneuma (REVOIR DIAPO) Galien ancre définitivement l'esprit dans le cerveau et adopte l'idée des pneumas Il s'inscrit pleinement dans la théorie humorale qui domina les pratiques médicales européennes jusqu'au XVI ieme siécle Contrairement à Erasistrate, Galien ne relie par les circonvolution du cerveau à l'intelligence (car le cervau de l'âne qui est complexe est associé à un animal stupide) voir diapo 1.5 La doctrine ventriculaire dominante au Moyen-Age En Europe : la philo médiévale, enseignée par les ecclésiastiques, appelée scolastique recherche une adéquation entre la philo grecque et la doctrine chrétienne Elle situe les fonctions cérébrales dans les ventricules : Ventricules antérieurs : perception Sensorielle ventricule moyen : cogitation (raisonnement) Ventricule postérieur : mémoire Doctrine ventriculaire dominante du V au XV siècle en Europe En orient : Avicienne : (930-1037) : philosophe et médecin Reprend les théories d'Aristote (pour la philo) Hippocrate et Galien ( pour la médecine) Rédige un manuel de médecine complet : "le canon de la médecine" Apporte des nouvelles approches préventives de la médecine Considére les ventricules du cerveau responsable des capacités intellectuelles : Faculté de perception (partie ant du ventricule frontal) Faculté d’imagination sensorielle (ventricule moyen) Faculté estimative (partie Arr du ventricule moyen) Faculté de rétention et de recollection (ventricule Arr) II- Le cerveau renaissant : émergence de l'anatomie 2-1 Les avancées de la Renaissance Contexte historique : La renaissance est à la fois une période de l'histoire et un mouvement artistique Née en Italie fin du 14-15iem siècle, puis s'étend dans toute l'Europe. Elle se termine vers la fin du16ieme. Cette époque marque la fin du Moyen Age et le début des Temps moderne Courant humaniste :  L'homme est en possession de capacités intellectuelles potentiellement illimitées – vers la quête du savoir et la maîtrise des diverses disciplines. Les humanistes prônent la vulgarisation de tous les savoirs. L’individu, correctement instruit, reste libre et pleinement responsable de ses actes. Notions de liberté, de tolérance, d’indépendance, d’ouverture et de curiosité sont, de ce fait, indissociables de la théorie humaniste classique Anatomie : Énorme hiatus d'une 15aine de siècle entre Hérophile et Erasistrate au 3ieme siècle av JC et les nouvelles dissections en 1250 en Italie Fin du Moyen-Age début de la Renaissance : Réveil.. 2-2 Léonard de Vinci (1452-1519) : peintre, polymathe , scientifique Les procès de coulage en bronze lui permirent de mouler les ventricules (1507) Mais il n'apporta rien au niveau physiologique, supportant la doctrine ventriculaire médiévale Il produit des milliers de dessin anatomique 2-3 André Vésale (1514-1564) : Médecin anatomiste 1er à décrire la matière grise et la matière blanche 1er à décrire les noyaux sous corticaux (Thalamus, ganglion de la base) Equivalence : des ventricules cérébraux Homme et autres mammifères : il émet des doutes sur l'attribution sélective de fonctions cérébrales au ventricules Remise en cause les percepts de Galien et de la théorie humorale connus depuis 1000ans, sur la base de ses propres observations importante de l'expérimentation et de la remise en cause du savoir préétabli 2-4 L'iatrochimie (chimie médicinale) Paracelse (1493-1541) Médecin Le corps humain, microsome est influencé par l'univers (macrocosme) Importance de l'influence des minéraux stellaires ou terrestre dans la genèse des maladies - > s'oppose à la théorie humorale Il pratique l'analyse par distillation des urines pour détecte des niveaux anormaux de sels, mercure ou sulfure et propre des remèdes chimiques. L'alchimie devenue iatrochimique, ne recherche plus la pierre philosophique mais des médicaments… Le corps n'est pas une entité anatomique mais une structure composée d'éléments chimiques III – Le cerveau machine XVIIème 3-1 La machina Mundi "le corps humain est une machine qui monte elle-même ses ressorts vivante image du mouvment perpétuel" Julien de la metre Au XVIIème la physique est le maths tentent d'expliquer le fonctionnment de l'ensemble du monde matériel, par une vision "mécaniste" William Harvey : neurophysiologiste anglais Symbolise le courant mécanistique Comment la circulation sanguine circule dans le corps humain Il propose une théorie sur la circulation sanguine : c'est un circuit fermé le cœur (diapo) 3-2 Descartes cartésien René Descartes (1596-1650) Courant philosophique mécaniste La pensée cartésienne Discours de la méthode 1637 Est marquée par la recherhce d'une méthode "pour bien conduire sa raison et cherche la vérité dans les sciences" Et l'idée que l'homme, par la science et l technique doit pouvoir devenir "maître et possesseur de la nature Perception constructions de notre cerveau On peut tout remettre en question sauf le fait de pense On ne peut pas contester le fait qu'on se remet et en question Je pense donc je suis Mais nos sens nous trompent ! Remise en question de la connaissance Les méditations métaphysiques (1641) Dissociation de l'âme et du corps : seul l'homme est pensant et est doté d'un esprit Tout peut faire l'objet du doute sauf l'existence de celui qui doute Les passions de l'âme (1649) Comme communique l'immatériel (l'âme) et le matériel (le corps) ? 1 centre opérationnel de l'âme lui permet de diriger les esprits animaux à travers le SNI Il va trouver une strcutre qui est capable de bouger (glande pinéal (épiphyse) : régulation des rythmes biologiques Descartes adhère au concept galénique des esprits animaux (pneuma ou psyché) mais leur origine serait la glande pinéale (et non le rete mirabile, Galien) Arguments en faveur de cette hypothèse: La glande pinéale est unique (impaire), mobile et située près des ventricules Comment ca marche? Selon Descartes, c’est grâce à une chaleur vive qui se développe continuellement dans le corps et fait circuler le sang dans tous les vaisseaux que le sang le plus pur dépose sans cesse dans les cavités du cerveau les parties les plus vives et les plus subtiles de sa substance Les capillaires situés à la base de la pinéale seraient des filtres ne permettant qu’aux particules fines de passer du sang dans les ventricules : les esprits animaux vont ensuite entrer dans les nerfs et d’atteindre les muscles. CI : l'âne n'est pas localisée dans la glande pinéale mais ce sert de celle-ci pour contrôler les esprits animaux qui sont fines particules véhiculés par le sang et les nerfs Fasciné par les travaux de Harvey t Galilée, Descartes va tenter d'expliquer le fonctionnement du cerveau par une vision "mécaniste" Descartes assimile les corps vivants à des automates Les actions automatiques du corps : sans citer le terme de reflexe, il est le 1er à dévire le concepts de stimulus-réponse, en dehors de toute volonté et conscience Ex : réaction de retrait de la main exposé au feu Les nerfs seraient constitué de fin filaments à l'intérieur du canal Contestations de la théorie de Descartes Nombreux anatomistes et physiologiste critiquent la théorie de Descartes : Rapportent que le guide pinéale peut présenter des difformités chez des perosnnes pourtant parfaitement normales Elle est trop petite pour assurer une telle fonction / la pinéale n'est pas si mobile On n'a jamais observé les valves au niveau des ventricules ! Lazare Meyssonnier propose plutôt que ce soir le cervelet Contestations de la théorie DUALISTE de Descartes En neurologie, dans les années 1990, António Damásio a proposé une critique du dualisme attribué à Descartes, à partir de l'analyse des émotions. Damasio apporte des arguments de la clinique qui appuie selon lui l'idée que l'esprit et le corps ne peuvent être strictement séparés.... L'esprit existe pour le corps: lis composent ensemble un organisme qui tend à se préserver et à atteindre le bien-être via les émotions et les sentiments 3-3 L'école anglaise de Willis Thomas Willis (1621-1675) :médecin anglais Contrairement à Descartes, il ne chercher pas à lier le corps et l'esprit respectant l'église anglicane Il distingue : L'âme immortelle propre à l'homme (que l'on ne peut étudier en physiologie) L'âmes des brutes (ou âme corporelle ou âme matérielle) partagée par animaux Avec une interaction possible entre les deux âme Sa médecine repose davantage sur les principes de l'iatrochimie, avec l'utilisation du mercure, de sulfure et du sel Il s'éloigne radicalement de la théorie humorale Naissance de la médecine moderne - fin du galénisme Il associe les troubles du comportemnt à des désordres de l'$âme corporelle : il humanise les maladies (hystérie, dépression, épilepsie) qui seront traitées par la médecine La vision solidistes de Willis : Influencé par la théorie de la circulation sanguine de William Harvey qui considérait que le tissus solides étaient plus important que les fluides (≠ humeurs) : c'est le cœur qui est responsable des mouvements du sang et non l'inverse Willis applique la même logique au cerveau ce ne sont pas les ventricules qui sont importants mais la substance cérébrale ! Il révolutionne le point de vue anatomiste et physiologique du cerveau! Il propose pour la 1ere fois les termes de Neurologie, Hémisphère, lobe, corps strie, pédoncule… Il pratiqua de nombreuses dissections animales et autopsies Cerebre anatome (1664).- œuvre traitant du cerveau, de la moelle et des nerfs Idée de l'existence de strcuture cérébrales responsables de fonctions spécifiques suivant un mode hiérarchique (et non réduit à la glande pinéale ) : Les régions sup du cerveau = assurent fonctions propres aux organismes sup telles la mémoire et l'imagination, notant le nombre plus élevé de sillons corticaux profonds chez l'Homme (» cerveaux lisses des animaux) les régions inférieures du cerveau (cervelet et tronc cérébral) = assurent fonctions élémentaires communes à l'ensemble des espèces Distinction entre matière Grise (siège de la mémoire) et la matière blanche (corps calleux = siège de l’imagination) Les esprits animaux sont localisés au niveau du cortex cérébral (cf cortex est très vascularisé) tandis que la matière blanche constitue des voies pour disperser ces esprits vers la moelle et les nerfs, et vice-versa Observations : Une atrophie cérébrale est associée à des pertes cognitive Très forte vascularisation du cortex (par rapport aux autres parties du cerveau) Distinction substances grise (cognition) et la substance blanche (diffusion) Anatomie comparée : plus les animaux ont un cerveau développé e plissé, plus ils sont intelligents Les corps striés (ganglions de la base) situés sous le cortex : rôle moteur car des sujets autopsiés avec des corps striés atrophiés souffraient de paralysie Par contre il leur attribua à tort un rôle central dans la perception sensorielle Cerveau = responsable de la production des esprits, contrôle les actes volontaires et conscients Cervelet = responsable des activités internes et viscérales inconscientes (comme la fonctions respiratoires et cardiaques) - idée basée sur anatomie comparée du cervelet qui varie peu d'une espèce à l'autre) Après willis Fin de la théorie humorale Remise en question de la théorie ventriculaire IV- Electricité et système nerveux XVIII AU XX siècle 4.1 Apogée de l'anatomie Félix Vicq d’Azyr (médecin de Marie-Antoinette, FR) dans Traité d’anatomie et de la physiologie (1786) Samuel Thomas Soemmerring (anatomiste Allemand – 1755- 1830 fournissent les illustrations anatomiques du cerveau les plus précises jamais réalisées et encore d’actualité On peut sanctionner la corne des truc sensorielles et truc motrice 4.2 De la confusion de la physiologie nerveuse à Galvani Les théories nerveuses fantaisistes : 1. Les esprits animaux circulent à l’intérieur des nerfs 2. Les nerfs sécrètent une substance mystérieuse provenant d’un mélange du fluide nerveux avec le sang qui, relâché au niveau des nerfs, peut engendrer de petites explosions responsables de la contraction 3. L’influx nerveux se propage par vibration (cf Issac Newton 1643-1727) -> Théories non démontrées expérimentalement Les nerfs ne sont pas des cordes vibrantes pas plus qu’ils n’accumulent des fluides ou esprits animaux (qui produiraient un gonflement non observé en cas de section du nerf) Avancée des lumières : Mouvement philosophique qui domina le monde des idées en Europe au 18ème s / volonté de combattre l’ignorance par la diffusion du savoir - -> idée que l’ Electricité peut être conduite par le corps est soutenue pour la 1ere fois par l’anglais : Stephen Gray Pour Stephen Gray le corps peut être conducteur -> idée non retenue / comment l’électricité peut-elle rester confinée dans les nerfs -> idée que l’ Electricité est le fluide mystérieux circulant dans les corps vivants démontrée par John Walsh (1726-1795) en étudiant les poissons électriques (raies) ->Luigi Galvani (1737-1798, Italie) était professeur d’anatomie à l’université de Bologne en Italie Opposition de Alessandro Volta (1745-1827) professeur de physique à l’université de Pavie ->Luigi Galvani : Commentaires sur les effets de l’électricité sur le mouvement des muscles (1791) Il démontre qu’en activant électriquement un muscle de grenouille, celui-ci se contracte Le même phénomène se produit sur une grenouille vivante ou une préparation nerf-muscle isolée Il conclut que l’électricité animale est sécrétée par le cerveau et circule dans l'espace vide au centre des nerfs pour arriver jusqu’aux muscles. C’est la substance graisseuse entourant les nerfs qui confine l’électricité dans les nerfs L'approche expérimentale de Galvani de balayer définitivement les anciennes théories infondées basées sur les esprits animaux, les fluides et les vibrations Toutefois, cela pris plusieurs années après la mort de Galvani pour être accepté car Volta remettait en question l’existence de l’électricité animale. - L’électrothérapie post-galvanique: Duchenne de Boulogne (1806-1875) ouvre une clinique d’électrothérapie à l’hôpital de la Salpêtrière et réalise des expériences remarquables de stimulations musculaires et décrira précisément les atrophies musculaires pathologiques (Myopathies) D’autres la pratique à l’excès et propose des expériences fantaisistes…  Epoque du roman Frankenstein ou le Prométhée moderne de Mary Shelley (1797 – 1851) Problème: les instruments de mesure du phénomène électrique n’existent pas encore! Il faut attendre 1850 que l’on invente les galvanomètres pour détecter les changements électriques au niveau des nerfs! 4.3 Naissance de l’électrophysiologie Emil Dubois-Reymond (1818-1896) Père de l’électrophysiologie Electrophysiologie = étude de l’électricité d’origine biologique ; devient une discipline de laboratoire Confirme l’existence d’un courant électrique circulant dans les nerfs et les muscles : donne le nom de potentiel d’action Herman von Helmholtz (1821-1894) Physicien et physiologiste Perfectionne les méthodes de stimulation nerveuse : permet l’étude de l’excitabilité des muscles en fonction des propriétés du stimulus Helmholtz mesure la vitesse de conduction nerveuse à seulement quelques dizaines de mètres / seconde pour le nerf sciatique de grenouille et plus tard il estime à 60m/s la conduction chez l’humain (ce qui est bien plus lent que dans un fil métallique…) Le neurone Une cellule avec: 1 corps cellulaire  Des dendrites 1 axone Une gaine de myéline entoure l’axone pour améliorer la conduction de l’influx nerveux. Les neurones communiquent entre eux au niveau des synapses, grâce à des neurotransmetteurs Le Nerone : Réseaux neuronaux : L’Homme possèderait 100 milliards de neurones Chaque neurone est connecté à d’autres neurones : entre 1000 et 10000 connexions! Connexions : 1 neurone en jaune En rouge: les connexions avec d’autres neurones 4.4 Apogée de l’histologie nerveuse : La découverte du neurone - Jan Purkinje (1787-1869) Décrit sur des coupes très fines et à l’aide d’un nouveau microscope: dans le cervelet de très gros neurones dont l’arborescence est remarquable : les cellules de Purkinje - Robert Remak (1815-1865) Proposa que les axones décrits dans les nerfs aient pour origine les corps cellulaires localisés dans les centres! - Theodore Schwann (181-1882) Découvre en 1839 la gaine de myéline entourant les axones - Louis Ranvier (1835-1922) Décrit les étranglements qui portent son nom, les nœuds de Ranvier, sans en comprendre l’intérêt -> Idée que les cellules sont les éléments constitutifs des êtres vivants apparait peu de temps après les découvertes de Purkinje - 1838 : Schleiden : fonde la théorie cellulaire chez les plantes - 1839: Schwann étend l’idée aux animaux -> Théorie de Schleiden et Schwann rapidement acceptée SAUF pour expliquer la composition du tissu nerveux… Le système nerveux est-il… : 1. un immense réseau où toutes les cellules communiqueraient entre elles ? Théorie réticulaire grâce aux méthodes au carmin et au chlorure d’or, on observe des plexus entre les neurones qui semblent relier les somas entre eux ->Soutenue par Camillo Golgi 2. ou est-il composé de cellules individualisées ? Théorie du neurone Idée que le SN est composé d’unités isolées, de cellules élémentaires comme tous les autres tissus du corps. les axones sont indépendants entre eux mais existence d’un réticulum entre eux -> Soutenue par Ramon y Caja Camillo Golgi (1843-1926) Médecin à Milan Découvre une nouvelle technique de coloration du tissu nerveux, basée sur le nitrate d’argent, qui colore les cellules nerveuses sur toute leur longueur, permettant de suivre l’axone jusqu’à la terminaison nerveuse. Golgi prétend que les dendrites ont seulement un rôle nutritif en réunissant les vaisseaux sanguins autour des corps cellulaires il se place dans le camp des réticularistes, imaginant un SN unitaire et défend les théories holistiques Santiago Ramon y Cajal (1852 -1934) Espagnol apporte la preuve définitive de l’existence de neurones identifiés sans la présence d’un réticulum fusionnel Il définit le neurone comme une unité morphologique! Il présente la circulation centripète de l’influx nerveux dans les dendrites / centrifuge dans l’axone Prix Nobel conjoint en 1906 Histoire de la morphologie La controverse Cajal-Golgi : Stockholm, 1906 4.5 La conduction nerveuse 1902 : découverte de la loi du TOUT ou RIEN Grâce à un électromètre capillaire, Francis Gotch observe que : L'intérieur du neurone est négatif Et l'extérieur est positif Potentiel de repos à -70mV L'amplitude et la forme du potentiels d'action grenouille restent identiques Le neurones est capable d'évoquer des potentiels d'action Potentiel d'action toujours même amplitude Plus on stimule fort plus la fréquence de potentiel d'action augmente Seul chose qu'on peut varier Un neurone il fait un potentiel d'action ou rien Neurone communique donc grâce au potentiel d'action Potentiel d'action c'est une variation de charge electrique entre intérieur et extérieur Conclusion : Chaque fibre nerveuse répond à la loi du tout ou rien Mais le recrutement de plusieurs fibres DIAPO Edgar Adrian (1889-1977) Il faut un délai entre les deux potentiel : c'est la période réfractaire Le potentiel d'action se déplace tjr dans le même sens Le signal circule du corps cellulaire vers les terminaisons nerveuses Prix Nobel 1932 s'intéresse aux neurones sensoriels Décrit la période réfractaire lors de l'application de 2 stimuli successifs très rapprochés (2ms) sur un nerf ou une fibre nerveuse à mesure que le délai augmente entre les 2 stim l'excitabilité revient -> la fibre nerveuse ne peut donc pas fonctionne de maniére continuel Mais par période de potentiel successifs John Zachary YOUNG (1907-1997) Découvre en 1939 l'axone géant de calmar Le neurone géant de Calmar va permettre les 1er enregistrement intracellulaire à l'aide microélectrode en vert -> mise en évidence des échanges ioniques Potassiques et sodiques de part et d'autre de la membrane à l'origine du potentiel d'action AL Hodgkin et AF Huxley à Plymouth (Nobel en 1963 avec JC Eccles) puis B Katz (Nobel en 1970 avec V Von Euleret J Axeirod) Lien entre la montée du PA et les canaux Na+ voltage- dépendants Lien la descente du PA et les canaux K+ voltage-dépendants -> Méthodes du patch clamp Erlanger et Gasser Prix Nobel en 1944 pour leur travail sur la conduction nerveuse Le toucher est associé à des fibres de gros calibre (A) La température à des fibres intermédiaire (B) L a douleur (nociception) fibres petits calibres (C ) Fibre douleur plus lent que fibre tactile Plus la myéline est grosse plus le potentiel d'action va se déplace vite Ils étudient la transduction sensorielle (= transformation du stimulus en potentiel d'action La loi de vitesse DIAPO 4.6 Naissance de la neurophysiologie fonctionnelle : l'ère Sherringtonnienne Sin Charles Sherrington (1857-1952) Physiologiste anglais Étudie la moelle épiniére décrit les diff racines les nerfs périphériques et décrit l'inhibition réciproque Découverte des fibres sensorielles d'origine musculaire : il propose le concept de PROPIOCEPTION proprioception musculaire : capteur dans nos muscle Il se connecte à des fibres (neurones) motrices Il a décrit les reflexes chez chat décérébré (réflexe myotatique, réflexes posturaux)  Réalisé une analyse complète du Motoneurone Invente le terme de synapse : c'est l'espace qu'il entre le contact des deux neurones ->prix Nobel en 1932 : avec E. Adrian qui lui a fait des avancées remarquables dans le domaine des voies sensorielles 4.7 Grandes avancées en Neurophysiologie sensorielle Linda Buck et Richard Axel ODORAT Neurobiologistes américains Identifient les bases moléculaires de l'odorat et notamment les récepteurs olfactifs chez la souris et chez l'humain Ils ont découvert une grande famille génétique, composée de 1. 000 gènes différents (3 % de nos gènes), qui permettent l'apparition d'un nombre équivalent de types de récepteurs olfactifs qui explique pourquoi on arrive à distinguer plus de 10 000 odeurs différents → Prix Nobel en 2004 Ardem Patapoutian Toucher / Proprioception Biologiste moléculaire spécialisé dans la transduction sensorielle -> Prix Nobel en 2021 pour ses travaux sur la découverte de canaux Toniques (Piezo) jouent un rôle crucial dans la perception de la température, du toucher, de la proprioception, de la douleur. V- A la recherche des fonctions mentales dans le cerveau 5.1 Gall naissance du localisationnisme Franz Joseph Gall (1757-1828) médecin - anatomiste autrichien  Il lie fonctions physiques et psychiques aux circonvolutions cérébrales Définit la « cranioscopie »: recherche des corrélations entre forme et proéminences du crâne et capacités ou talents de l'individu-naissance de la Phrénologie 27 facultés sont localisées dans le cerveau Il publie sa théorie en 4 volumes et un atlas Johan Spurzheim (1776-1832) Élève de Gali donne le nom de Phrénologie( Phren : pensée / logos : discours) (1820) Ajout du sens moral et de l'esprit à la liste des facultés de Gali Engouement de cette approche en Europe et même aux Etats-Unis Création de la central Phrenological Society à Philadelphie puis bien d'autres aux USA et de l'Américain Journal of Phrenology En même temps que très contestée Fin de la phrénologie en 1840 5.2 Point de vue Holistique et Anti localisationniste Marie Pierre Flourens (1794-1867) académique français le plus fervent opposant à la théorie localisationniste de Gall Considéré comme le père des neurosciences expérimentales: Recherche sur les effets des lésions chirurgicales du système nerveux Extirpe, lèse ou stimule des parties de cerveau chez différentes espèces dont le pigeon: : Il observe que des lésions d'aires particulières n'entrainent pas de troubles comportementaux définis, quel que soit l'emplacement de la lésion, et l'animal récupère Cl : les sensations, la volonté et les fonctions psychiques comme la mémoire ou l'instinct siègent dans les hémisphères cérébraux dont il faut une seule entité : THEORIE HOLISTIQUE Contexte : Gestalt théorie (Psychologie de la forme) Courant fondé sur l'idée que "le tout est plus de la somme des parties" Claude Bernard (1813-1878) biologiste français à ce courant : -> Gali sera finalement DIAPO 5.3 L'approche anatomie-fonctionnelle Paul Broca (1824-1880) - Neurologue Français -> Aire dans le lobe FRONTAL gauche 3eme circonvolution impliquée dans la production du langage- Aphasie « motrice » Carl Wernicke (1848-1905) Neurologue polonais 10 ans plus tard aphasie a sensorielle » de WERNICKE -> Aire dans le lobe TEMPORAL gauche impliquée dans la compréhension du langage (pas d'atteinte du syst auditif) Des mots sont prononcés mais le discours est incompréhensible! Aphasie "compléte" si les 2 centres sont lésés CONSECRATION DU LOCALISATIONNISME Localisationniste vs Anti-localisationniste ? Kosslyn, neuroscientifique, 1992 C'est aucun des deux Les deux ont raisons 5.4 la cartographie cérébrale J Hughing Jackson (1835-1911) : en étudiant épilepsie est le premier à partir de cortex moteur et d'organisation topographique du cortex (somatropine) Les patients cérébrolésés ne perdent 100% d'une faculté donnée, il pense que ce sont plsr régions et non une seule qui sont dévolues à des fonctions spé Gustav T Fritsch (1838-1927) anatomiste confirme existence cortex moteur au niveau frontal par esp de stim du cortex du chien Activation controlatérale à la stim Il définit 5 zones actives 5 parties du corps diff Sir David Ferrier (1843-1928) confirme les observations de Fritsch en pratiquant lésions circonscrites chez e singe publie "the fonction of the brain" il s'opposera à l'anticalisationniste Wilder Graves Penfield (1891-1976) neurochirurgien -> éléve de Sherrington, il travaillera aussi avec Cajal à Madrid pour étudier les oligodendrocytes -> cartographie FONCTIONNELLE du cerveau au cours d'opération chirurgicales de patient épileptiques (100 opérations) La stimulation électrique du cerveau permet d'identifier les diff parties du cortex consacrées aux sensations e à la motricité Publie : "The Cerebral Cortex of Man" Il crée the Montreal Neurogical Institute (MNI) à McGill University Korbinian Bordman (1868-1918) Neurologue Allemand Classification cytoarchitectonie : de 52 aires corticales analyse de l'organisation cellulaire du cortex par coloration de Nissl : c'est l'atlas de Brodman cartographie ANATOMIQUE : donc localisation anatomique d'opération cérébrale (il parle alors tel partie du cervau qui est utilisé) Analyse surfacique et parcellisation du cortex cérébral chauqe cerveau étant unique : nous n'avons pas tous la même morphologie de sillon comment identifier les mêmes régions sur des cerveaux diff ? 5.5 De la cartographie à la connectivité cérébrale 1. Connectivité structurale par Imagerie de diffusion (DWI) Visualisation des voies substances blanche (via IRM) -> connectivité structural 2. Connectivité fonctionnelle et effective On peut classer les analyses de connectivité en deux grandes catégories : Fonctionelle : CO- activation entre zones anatomiquement distinctes -> corrélation : pas de lien de causalité -> ne dépend pas d'un modèle Effective : lien de causalité entre zones anatomiquement distinctes -> direction du lien -> causalité temporelle ou atemporelle -> dépend d'un modèle à DIAPO 2.1 la connectivité fonctionnelle DIAPO IMAGE 1. Connectivité fonctionnelle : Resting state Réseaux de repos : DIAPO IMAGE 2.2 la connectivité effective DIAPO IMAGE La connectivité effective est définie comme l'influecne qu'un système neuronal exerce sur un autre soit directment soit indirectement DIAPO Un même réseau de reconnaissance des visages/ des émotions / des visages familiers Mais des liens renforcés ou diminués entre diff régions selon le type de reconnaissance Approche dite "Multimodale" 5.6 les grands projets internationaux actuels 1. Human Brain Connectome project (NIH) Objectif: un projet visant à établir une carte de l'ensemble des connexions neuronales structurales et fonctionnelles in vivo au sein d'un même individu et d'un individu à l'autre (2010-2015) 2. Human Brain Project Le projet vise à mettre en place une infrastructure de recherce de pointe qui permettre aux chercheurs scientifiques et industriels de faire progresser nos connaissances dans les domaines des neurosciences de l'informatique et de la médecine du cerveau. DIAPO IMAGE Robots : bodies for brains Relier un corps à un cerveau simulé par modélisation VI. Rencontre de la psychologie et des neurosciences 6.1 origine de la psychologie Du grec psuche (qui signifie l'âme ou l'esprit) et logos (qui signifie langage, raison, science, discours) Littéralement" la science de l'âme" elle étudie les comportment et processus mentaux Terme qui apparait au XVeme siècle Discipline d'abord rattachées à la philosophie, elle s'intéresse à 2 grands thèmes DIAPO : Relation corps / esprit ; inné / acquis -> la psycho est subdivisée en sous-discipline : La psycho expérimentale La psycho cognitiviste La psycho différentielle : comprendre la variabilité des comportment La psychanalyse La psycho clinique 6.2 la psychologie expérimentale -> au XIX siecle nait la psycho expérimentale rattachée au domaines scientifique Elle consiste à mettre à l'épreuve des faits objectivement Méthode expérimentale : - créer des conditions - manipuler des variables - comparer les résultats -> Naissance de la Psychophysique en Allemagne: Gustave Fechner (1801-1887) publie Elemente der Psychophysik relation entre psychologie et matière: comment trouver un rapport entre l'intensité d'une stimulation et la sensation perçue Wilhem Wundt (1832-1920) élève de Fechner fonde à Leipzig en 1879 le premier laboratoire consacré à la psychologie expérimentale et y développe les méthodes qui feront ses succès. Prône l'approche de l'Introspection, des observateurs entrainés portent leur attention sur leurs sensations en essayant de les distinguer précisément Importance de la réplication des expériences Hermann Ebbinghaus (1850-1909) applique, le premier, une méthode expérimentale dans l'étude de la mémoire (pas l'introspection)-développe des outils pour tester la mémoire chez l'Homme. Il invente plus de 2000 syllabes sans signification ou logatomes et teste la capacité à apprendre ces nouvelles syllabes. Il mesure les facteurs influençant la performance 6.3 la neuropsychologie La neuropsychologie: branche de la psychologie clinique qui s'intéresse aux relations entre le cerveau et les fonctions cognitives, les comportements et émotions, au moyen d'observations menées auprès de patients présentant des lésions cérébrales d'origines diverses. Le cas Phineas Gage (1850) Donald O Hebb (1904-1985) neuropsychologue canadien - naissance de la Psycho- Biologie & The organization of behavior. a neuropsychological theory » (1949) relie comportements complexes à des réseaux de neurones actifs il postule que si 2 neurones actifs en même temps, les synapses entre ces neurones seront renforcées (pure spéculation!) des connexions entre neurones, dont la distribution est initialement aléatoire, peuvent devenir organisées en groupe de cellules fortement Inter-connectées sous l'effet d'un stimulus: « assemblées cellulaires » ->20 ans plus tard: on met en évidence au niveau biologique le phénomène de potentialisation à long terme 6.4 le behaviorisme -> "Tout comportement est le résultat d'un apprentissage" ->fondée par John Broadus Watson aux Etats-Unis en 1913, (alors qu'en Europe ce sont les Gestaltistes qui dominent la psychologie) ->Approche reposant uniquement sur les réactions objectives et observables des organismes, mettant l'accent sur les déterminants environnementaux du comportement et délaissant les processus mentaux. Introspection trop subjective, peu scientifique -> Précurseur: Ivan Pavlov (1849-1936) médecin et physiologiste. Le behaviorisme postule que l'individu est tout entier façonné par l'environnement Conditionnement classique (ou conditionnement pavlovien) Les réactions apprises par conditionnement deviennent réflexes Par association entre les événements au niveau cérébral Cl: la pensée est un ensemble de réflexes tous conditionnés par la culture et l'éducation de l'individu Conditionnement opérant: la boite de Skinner (1904-1990) notion de conséquence de la réponse: si la conséquence est favorable, renforcement positif, la probabilité d'observer cette réponse sera plus grande et inversement 1ere expérience : I. on introduit le rat dans la boite et il explore la cage à travers différents comportements.  II. Le rat appuie sur le levier = Il obtient de la nourriture (récompense) III. Le rat va de nouveau appuyer le levier = le rat a appris Fin du Behaviorisme en 1950-1955 Mérites du Behaviorisme : une approche expérimentale rigoureuse avec contrôle des paramètres 6.5 La psychologie cognitive « L'esprit est une machine à traiter de l'information » -> Milieu du XXème siècle (1956, symposium au MIT) Contre le behaviorisme, qui avait éliminé les phénomènes mentaux du champ d'étude de la psychologie pour ne considérer que les seuls comportements, la psychologie cognitive rétablit l'esprit au centre de ses préoccupations. Paradigme actuel de la psychologie -> Repose sur l'approche du traitement de l'information Un processus mental peut être appréhendé en le comparant aux opérations d'un ordinateur Et un processus mental peut être appréhendé en le comparant aux opérations d'un ordinateur l'intérieur d'un systéme sous la forme d'étapes, depuis les stimuli jusqu'à la réponse