7.5. Le comportement : résultat de l’activité du système nerveux

37.5 Le comportement : résultat de l’activité du système nerveux

ACTIVITÉ 15 LE CERVEAU, INCROYABLE ORGANE – Exploiter des documents, décrire et synthétiser

L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une technique qui permet d’estimer de façon indirecte l’activité neuronale (cérébrale). Le principe de l’IRMf est basé sur les variations de concentration locale en dioxygène. Une augmentation de l’activité des neurones au sein du cortex entraîne une augmentation locale du métabolisme. Pour répondre à cette augmentation de la demande en dioxygène et en glucose, le débit sanguin cérébral local augmente, mais de façon excessive (marge de sécurité). Tout le dioxygène supplémentaire n’est pas consommé, ce qui entraîne une augmentation de la concentration locale en dioxygène. Cette légère hyperoxygénation est détectable par l’IRMf, en comparant la période de repos et la période d’activation.

Analyse chacun des documents. À partir des informations ainsi obtenues et de tes connaissances, détermine si le cerveau a la capacité de se modifier selon les événements vécus par l’individu.

Document 1

• • L’activité cérébrale du cortex sensorimoteur primaire en réponse à des stimuli légers sur l’extrémité des doigts est mesurée chez des violonistes et chez des personnes ne jouant d’aucun instrument. Il faut savoir que chez le violoniste droitier, la main gauche, qui sélectionne la hauteur des sons en appuyant sur les cordes, est plus sollicitée que la main droite qui active l’archet. Comparaison des zones du cortex de l’hémisphère droit contrôlant les doigts de la main gauche, chez un violoniste et chez un sujet non-musicien L’activité cérébrale du cortex sensorimoteur primaire de l’hémisphère gauche ne montre aucune différence en ce qui concerne les représentations des doigts de la main droite chez les violonistes ou les nonÉditions VAN IN musiciens. • Une estimation du nombre de dendrites actives lors d’une stimulation de l’auriculaire gauche a été réalisée sur un groupe de personnes jouant d’un instrument à cordes et sur un autre groupe ne jouant d’aucun instrument. Les résultats de cette étude sont présentés dans le graphique ci-après.

Estimation du nombre de dendrites actives lors d’une stimulation de l’auriculaire gauche chez des violonistes et des non-musiciens

Document 2

Des scientifiques ont étudié les possibilités d’adaptation du cerveau lors de différents apprentissages. Durant trois mois, deux groupes de volontaires ont été étudiés : un groupe a appris à jongler de manière intensive et l’autre groupe a servi de témoin et n’a pas appris à jongler. Des IRMf ont été pratiquées sur chaque individu avant l’expérience, à la fin des trois mois et une troisième fois trois mois après l’arrêt de l’apprentissage. Cette étude a montré que, dans le groupe expérimental entraîné, la taille des structures impliquées dans la coordination motrice et dans les fonctions visuospatiales permettant de s’orienter, de percevoir les objets et de les organiser augmentait. Dans les zones du cerveau impliquées, l’épaisseur du cortex a augmenté de 3 %. Trois mois après l’arrêt de l’apprentissage, l’expansion n’est plus que de 1 %. Dans le groupe témoin, aucune modification structurale au niveau du cerveau n’est observée durant les 6 mois. Document 3 En 1996, Denis est amputé des deux mains suite à l’explosion d’une fusée artisanale. Denis perçoit encore la présence de ses mains de façon vive et précise. Il peut aussi commander les mouvements de ses mains fantômes. Ce ne sont pas des mouvements purement imaginaires car, bien que les doigts soient absents, les muscles des avant-bras sont bien présents et se contractent. La capacité de percevoir des mouvements d’une partie du corps physiquement absente montre que les mains et les mouvements qui y sont associés sont, d’une certaine façon, encore présents dans le cerveau de Denis. Ces sensations sont inconstantes, variant d’un jour à l’autre. Elles diminuent progressivement au cours des semaines et années qui suivent et finissent par disparaître. En 2000, Denis est greffé par une équipe internationale de médecins. Un premier examen d’IRMf est réalisé avant la greffe. Lorsque Denis veut bouger la main fantôme, l’IRMf Éditions VAN IN montre une activité de la région motrice corticale correspondant au visage, mais pas aux muscles de la main. Après la greffe, Denis suit un programme de rééducation quotidienne intense. Jour après jour, il pratique une série d’exercices pour travailler la motricité et la sensibilité de ses deux mains. Après 6 mois, l’IRMf montre que les mouvements imposés aux mains réactivent les aires motrices normalement dédiées aux mains. Ceci est très encourageant : en effet, après amputation, la zone corticale dédiée à la main serait inhibée, mais demeurerait fonctionnellement prête.

Une expérience est menée durant 5 jours sur des volontaires à vision normale. Le premier groupe de volontaires porte en permanence un masque sur les yeux, le deuxième groupe n’a pas cette entrave. À raison de 4 à 6 heures par jour, ils sont tous soumis à des exercices mettant en jeu le sens du toucher, en particulier l’apprentissage du braille. Les résultats de l’étude montrent que les personnes aux yeux bandés apprennent plus vite le braille. Les IRMf réalisées pendant et après la période d’entraînement montrent, chez les personnes aux yeux bandés, une activation importante du cortex visuel lors de stimuli tactiles ; ce dernier semble mobilisé pour analyser les informations venant du toucher. Cependant, 24 heures après le retrait du masque, la mobilisation du cortex visuel pour d’autres fonctions disparaît.

Document 5

Soudainement, monsieur Vanine a perdu partiellement les capacités motrices de sa main gauche. Une IRMf réalisée après 48 h a révélé un accident vasculaire cérébral au niveau de l’aire motrice primaire de l’hémisphère droit. Un accident vasculaire cérébral (AVC) est un arrêt de la circulation sanguine d’une région du cerveau. Il survient à la suite de l’obstruction ou de la rupture d’un vaisseau sanguin et provoque la mort des cellules nerveuses, privées de dioxygène et des éléments nutritifs essentiels à leurs fonctions. Monsieur Vanine a bénéficié de séances de rééducation lui permettant de récupérer partiellement les fonctions motrices perdues. Des IRMf ont été réalisées au cours de ce processus de récupération. Éditions VAN IN

IRMf de coupes frontales au niveau de l’aire motrice primaire, montrant les zones corticales activées lors de deux activités Les zones activées chez un témoin sont figurées en jaune, celles activées chez monsieur Vanine sont figurées en rouge. L’hémisphère droit est situé à droite sur les images.