Cours 1 PSY1035 A Automne 2024 PDF

PSYCHOLOGIE PHYSIOLOGIQUE PSY 1035 A Automne 2024 Guylaine Durand PhD en neurosciences Auxiliaire d’enseignement: Jade Desrosiers BSc (Hons), candidats au PhD en neuropsychologie clinique Comment nous contac...

PSYCHOLOGIE PHYSIOLOGIQUE PSY 1035 A Automne 2024 Guylaine Durand PhD en neurosciences Auxiliaire d’enseignement: Jade Desrosiers BSc (Hons), candidats au PhD en neuropsychologie clinique Comment nous contacter: Je vous encourage à poser vos questions sur le FORUM de Studium pour que tout le monde puisse en profiter. Vous pouvez essayer de répondre aux questions vous- mêmes; si personne n’a répondu Jade ou moi-même allons y répondre (ou améliorer la réponse). S.v.p. ne pas poser de questions sur nos courriels; les utiliser seulement pour prendre rdv ou pour des thèmes personnels. Merci ! La psychologie physiologique Aussi appelé psychophysiologie ou neurosciences cognitives. C’est une branche des neurosciences qui étudie les mécanismes neurologiques de la perception, de la pensée et du comportement. La recherche se fait souvent au niveau de la relation cerveau-comportement. Par exemple: l'étude du rôle de l'hippocampe dans la mémoire. L'hippocampe peut être chirurgicalement retiré du cerveau d'un rat; on peut ensuite faire des tests de mémoire avec le rat pour déterminer les déficits mnésiques. COURS 1 INTRODUCTION AUX NEUROSCIENCES ET HISTORIQUE La trépanation Trépanation: trou dans le crâne. Preuve d’une intervention neurochirurgicale de l’époque préhistorique (il y a 7000 ans!). 70% des individus survivaient! Servait à guérir ou atténuer certains symptômes tels que: maux de tête, crises d’épilepsie, pression intracrânienne excessive (méningite), troubles mentaux. Ou à faire sortir les mauvais esprits!  Les origines des neurosciences Hippocrate (env. 400 ans av. J.-C.) Le père de la médecine occidentale. La maladie est un processus corporel sous influence environnementale (climat, milieu social, nourriture) et non plus divine. Il développe la théorie des humeurs: La santé réside dans l’équilibre de 4 humeurs : fluides dans le corps qui correspondent à des caractères de la personnalité. Un déséquilibre des fluides entraine des sautes d’humeur ou la maladie. Ex. plus de sang : caractère joyeux; plus de bile : caractère violent,… ) « Le cerveau est le siège de l’intelligence et des sensations.» Aristote (env. 300 ans av. J.-C.) Philosophe et physicien. - Le cerveau sert à faire circuler le sang (comme une pompe!) - Le cœur est le centre de l’intellect.  Claude Galien (130-200 ans après J.-C.) Médecin des gladiateurs : il a pu observer les conséquences dramatiques résultant des blessures du cerveau et de la moelle épinière. Il a fait aussi beaucoup de dissections animales, surtout sur les moutons. Il pense que le cerveau reçoit les sensations et que le cervelet initie les mouvements. Il reprend la théorie des humeurs: Les humeurs se déplacent dans les nerfs (considérés comme des canaux semblables aux vaisseaux sanguins) «vers» ou «à partir» des ventricules. Cette théorie a prévalu durant 1500 ans. Cerveau de mouton René Descartes (vers 1600) Mathématicien, physicien et philosophe. L’esprit est une entité immatérielle qui existe en dehors du cerveau. L’esprit perçoit les sensations et commande les mouvements en communiquant au cerveau par la glande pinéale. Dualisme: matière-esprit  Fin du 18ième et 19ième siècle : le système nerveux était complètement disséqué Le SNC et SNP étaient connus Le cerveau a des sous-régions qui ont des rôles différents (sensation, mouvement). Les nerfs sont maintenant comparés à des câbles électriques. Les nerfs assurent la communication entre le cerveau et le corps. Beaucoup de dissections étaient faites dans ces temps-là. Même les artistes faisaient des dissections sur des corps humain! Ex. Michel-Ange, sculpteur et peintre, était passionné d’anatomie! F.J. Gall (1758-1828) :Carte phrénologique Il pensait que les bosses du crâne correspondaient aux circonvolutions du cerveau. Relation entre la forme de la tête et les traits de personnalité (Ex. confiance en soi, espoir, spiritualité, amitié). Paul Broca (1824-1880) Neurologue français qui a commencé à parler de la localisation des fonctions cérébrales. Un de ses patients avec un trouble du langage avait une compréhension correcte, mais ne pouvait pas parler, il pouvait seulement dire TAN, TAN. L’analyse post-mortem démontra une lésion du lobe frontal gauche: aire du langage = Aire de Broca Karl Wernicke (1848-1905) Neurologue et psychiatre allemand. Un de ses patients avait une lésion du lobe temporal supérieur gauche. - Langage fluide et volubile - Mais le patient ne comprend pas les questions = Aire de Wernicke « Merci, Monsieur Gorgan, je voudrais vous poser quelques… » « Oh bien sûr, continuez sur toutes les choses du passé. Si je pouvais, je le ferais. Oh je ne prends pas les mots dans le bon sens pour dire, tous les barbiers ici, quand ils vous arrêtent, cela continue indéfiniment, si vous voyez ce que je veux dire… » (Gardner, 1974, pp. 67-68). Camillo Golgi (1843-1926) Histologiste italien. C’est le développement de la microscopie et des colorations qui a permis les avancées en neurosciences. Sans coloration (même au microscope) on ne voit aucune structure dans le cerveau, c’est une masse blanchâtre! Camillo Golgi a découvert qu’une solution de chrome argenté, appelée maintenant la coloration de Golgi, utilisée sur des neurones révèle: - le corps cellulaire (avec le noyau) - de fins prolongements (les axones et les dendrites). Histologiste: celui qui étudie les tissus organiques au microscope.  Santiago Ramon y Cajal (1852-1934) Prix Nobel (1906) avec Camillo Golgi. Histologiste espagnol (et artiste, il dessinait les cellules). Il utilise la coloration de Golgi et découvre que: la cellule est l’unité fonctionnelle. Les neurites sont en contiguïté (contact) et non en continuité. Korbinian Brodmann (1868-1918) Carte cytoarchitectonique du cortex : répartition des différents types de cellules. Chaque aire ayant la même cytoarchitecture joue un rôle différent et est désignée par un numéro. Exemples des aires de Broadman: aire 4 : cortex moteur aire 17: cortex visuel 22 aire 22 (39): aire de Wernicke aire 44 (45): aire de Broca  Wilder Penfield (1891-1976) Fondateur de l’Institut Neurologique de Montréal de l’Université McGill Neurochirurgien: il faisait des traitements chirurgicaux pour diminuer les crises d’épilepsie. La stimulation électrique homonculus du cerveau lui a permis d’identifier les parties du cortex sensoriel et moteur. C’est l’homonculus sensoriel et moteur: c’est-à-dire l’organisation somatotopique de la représentation de la surface du corps dans le cortex. Donald Hebb (1904-1985) Neuropsychologue canadien Il a travaillé avec le Dr Penfield Il défend une conception biologique de la psychologie. La majorité des travaux sur la plasticité synaptique est basée sur le postulat de Hebb: «Neurons that fire toghether, wire together» (Deux neurones qui s’activent ensemble renforcent leurs connections.) -»C’est la synapse Hebbienne Brenda Milner (106 ans!) Brenda Milner est pionnière de la recherche sur le cerveau humain Elle est la plus illustre neuropsychologue du Canada Fondatrice du domaine de la neuropsychologie clinique Ses travaux ont révolutionné notre compréhension de la façon dont les structures du cerveau gèrent différentes fonctions telles que la mémoire. Elle a travaillé avec le Dr Penfield sur le rôle de l’hippocampe dans la mémoire à partir du patient H.M. Son parcours professionnel s’étend sur plus de 70 ans, avec 20 diplômes honorifiques et plusieurs prix prestigieux. Elle poursuit ses recherches jusqu’à 102 ans! Eric Kandel (94 ans) Médecin psychiatre et chercheur en neurosciences. Professeur à l’Université Columbia (NY) Prix Nobel de physiologie et médecine en 2000 pour ses travaux de recherche sur la mémoire, particulièrement les bases moléculaires de l’apprentissage et de la mémoire. Il a travaillé avec l’aplysie (lièvre de mer), qui est un modèle très simple (avec peu de neurones) pour déterminer les molécules impliquées dans la mémoire à court terme et la mémoire à long terme. Il a écrit la « Bible » des neurosciences: «Principles of Neural Science» L’ORGANISATION GÉNÉRALE DU SYSTÈME NERVEUX LE CERVEAU Le cerveau est l’organe central du système nerveux. Il possède: 85 milliards de neurones Environ le même nombre de cellules gliales Rôle des 2 sortes de cellules du cerveau Les neurones : Détectent les modifications de l’environnement, Communiquent ces informations à d’autres neurones et Commandent les réponses du corps à ces sensations. Les cellules gliales: Isolent, protègent et nourrissent les neurones situés dans leur entourage. Les cellules gliales participent aussi un peu au traitement de l’information dans le cerveau. L’organisation du neurone - 1 Le neurone est constitué de 4 parties: 1) le soma (ou corps cellulaire): environ 20 µm de diamètre; il contient un noyau. 2) les dendrites (grec: arbre) = antennes: elles reçoivent l’information d’autres neurones. 3) l’axone (peut mesurer jusqu’à 1 mètre!): il propage l’information à d’autres régions. 4) le bouton terminal de l’axone: il permet la transmission de l’information à d’autres neurones. L’organisation du neurone - 2 La membrane neuronale: Délimite le pourtour du neurone, Maintient le cytoplasme à l’intérieur du neurone. Le cytosquelette: Contient des microtubules, des microfilaments et des neurofilaments Les microtubules sont impliquées dans le transport axoplasmique (la synthèse des protéines se fait uniquement dans le soma). -transport antérograde: vers les boutons terminaux -transport rétrograde: vers le soma La transmission de l’information La synapse est la jonction entre deux neurones. Des molécules, les neurotransmetteurs, transmettent l’information des boutons terminaux aux dendrites du neurone suivant. Classification des neurones 1) Classification sur la base du nombre de leurs neurites.  2) Classification sur la base de l’organisation de leur arborisation dendritique. Neurone en étoile Neurone pyramidal 3) Classification basée sur les connexions neuronales. Ex. neurones sensoriels primaires, neurones moteurs, interneurones 4) Classification basée sur les neurotransmetteurs utilisés. Ex. neurone cholinergique (ACh), dopaminergique (DA),... LES CELLULES GLIALES 1) Les astrocytes Les cellules gliales les plus nombreuses sont les astrocytes; ils comblent l’espace situé entre les neurones. Ils forment une enveloppe autour des jonctions synaptiques dans le SNC: - cela réduit la diffusion des neurotransmetteurs libérés, - et assure le contrôle des concentrations extracellulaires (ex. K+). Découverte récente: Elles possèdent des récepteurs à certains neurotransmetteurs.  Les extensions de certains astrocytes recouvrent les vaisseaux sanguins. Les pieds des astrocytes couvrent la surface externe des vaisseaux sanguins cérébraux et contactent les corps cellulaires des neurones. Ces astrocytes jouent un rôle dans le passage des molécules (nutriments) de la circulation sanguine vers les neurones du SNC. 2) Les celllules de Schwann : SNP Se retrouvent dans le système nerveux périphérique (SNP) Forment des couches de membrane qui s’enroulent autour des axones (enveloppe) et forment la gaine de myéline. La myéline accélère la propagation des impulsions nerveuses. Chaque cellule de Schwann ne myélinise qu’un seul axone. 3) Les oligodendrocytes : SNC Se retrouvent dans le système nerveux central (SNC). Un oligodendrocyte forme la myéline de plusieurs axones. Comme dans le SNP la gaine de myéline est interrompue à intervalles réguliers par les nœuds de Ranvier. 4) Les cellules microgliales ou microglie. La microglie a un rôle de phagocyte: elle élimine les débris laissés par les neurones et les cellules gliales en voie de dégénérescence. La microglie se trouve dans le SNC uniquement. Elle est impliquée dans le remodelage des connexions synaptiques en les engloutissant. ANATOMIE DU SYSTÈME NERVEUX Système nerveux central Système nerveux périphérique (cerveau) Références anatomiques Le cerveau Vue dorsale: Le cerveau possède deux hémisphères cérébraux. Ils contiennent les aires sensorielles primaires (vision, audition, sensations), les aires motrices (mouvements, langage), les aires d’intégration,… Vue latérale: Le cervelet: Il est responsable de la coordination des mouvements; il relie le cerveau et la moelle épinière. Le tronc cérébral: Il transmet les informations du cerveau vers la moelle épinière et le cervelet, et vice versa. Il régule certaines fonctions vitales (respiration, rythme cardiaque, …) Les lobes des hémisphères cérébraux. Système limbique Le système limbique est impliqué dans les émotions (cours 10).  Les ganglions de la base Les ganglions de la base jouent un rôle majeur dans l’exécution des réponses motrices volontaires (cours 6).  Les 3 méninges protègent le cerveau. Cerveau dont on a retiré le crâne. 1) Dure-mère (externe): enveloppe rigide 2) Membrane arachnoïdienne (en toile d’araignée) et espace sous-arachnoïdien: contient le liquide céphalo- rachidien. 3) Pie-mère (interne): fine membrane qui adhère à la surface du cerveau. Une nouvelle membrane vient d’être découverte (le 5 janvier 2023)! Une quatrième couche de méninges appelée Subarachnoid LYmphatic-like Membrane (SLYM) a été découverte par des chercheurs de l’Université de Copenhagen au Danemark. Cette nouvelle membrane divise l’espace entre la pie-mère et la membrane arachnoïdienne, donc sépare l’espace sous-arachnoïdien en deux compartiments. Elle jouerait un rôle dans le système immunitaire. MØllgärd et al. (2023) Science, vol 379 (6627), pp.84-88. Les 3 méninges protègent aussi la moelle épinière et les ganglions rachidiens. Le reste des nerfs spinaux n’est pas couvert par les méninges. Le système ventriculaire du cerveau humain.  Les ventricules contiennent le liquide céphalo-rachidien Le liquide céphalo-rachidien (LCR) est continuellement produit et secrété au niveau des plexus choroïdes. https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_ventriculaire#/media/Fichier:Human_Ventricular_system_colored_and_animated.gif Circulation du liquide céphalo-rachidien 3 1 Le liquide céphalo-rachidien (LCR) produit par les plexus choroïdes des ventricules latéraux s’écoule (par les 2 trous de Monro) dans le 3ième ventricule, puis dans l’aqueduc de Sylvius et finalement dans le 4ième ventricule. 1 2 Le LCR sort du système ventriculaire par 2 plusieurs trous du 4ième ventricule (dont le trou de Magendie) et va dans l’espace sous-arachnoïdien, qui entoure le cerveau et la moelle épinière, et dans le 3 Veine canal de l’épendyme (moelle épinière). 3 Il finit par être réabsorbé par les granulations arachnoïdiennes et retourne dans la circulation veineuse. Coupe frontale du cerveau Absorption du liquide céphalo-rachidien depuis l’espace sous-arachnoïdien vers le sinus veineux par les granulations arachnoïdiennes. Granulations arachnoïdiennes Sinus veineux Le cerveau est irrigué par des artères La surface du cerveau, de même que les structures profondes, sont irriguées par différentes artères, qui apportent du sang riche en oxygène et en nutriments (glucose, …). Le système nerveux périphérique Le système nerveux central (SNC) est formé du cerveau et de la moelle épinière. Le système nerveux périphérique (SNP) est formé par: 1) les ganglions 2) les nerfs (donc à l'extérieur du cerveau et de la moelle épinière). 2a) les nerfs spinaux 2b) les nerfs crâniens (excepté la rétine et le nerf optique). Le SNP transmet l'information des organes au SNC et vice versa. Les nerfs crâniens et spinaux du SNP 12 paires de nerfs crâniens: Ils émergent du cerveau (la plupart du tronc cerebral). 31 paires de nerfs spinaux (ou rachidiens) : Ils émergent de la moelle épinière. Un nerf est un regroupement d’axones. La fonction d'un nerf est de transmettre un signal. Ils peuvent transmettre des informations au cerveau (nerfs sensitifs), ou c’est le cerveau qui envoie des informations aux Nerf membres et aux organes (nerfs moteurs). Les nerfs sont souvent mixtes (sensitif et moteur). Axones Les nerfs sont connectés aux différents organes, muscles, peau, articulations, glandes, viscères. Section de la moelle épinière d’un rongeur. SNC de rongeur Les nerfs mixtes sont constitués de fibres sensorielles et motrices: - Racines dorsales: sensorielles (afferentes): l’information arrive des organes (muscles, peau) vers la moelle. - Racines ventrales: motrices (efférentes): l’information va de la moelle vers les muscles. (mixtes) Les divisions du système nerveux (nerfs crâniens et spinaux) (autonome) (Volontaire) (Involontaire) Le système nerveux périphérique SNP Somatique Autonome (volontaire) (involontaire) - organes internes - peau, articulations (muscles lisses), - muscles volontaires - vaisseaux sanguins - glandes Sympathique Parasympathique (actif) (repos) Le sympathique et le parasympathique fonctionnent de façon antagoniste. Annexe: Les systèmes nerveux sympathique et parasympathique (p.536)