Cours de psychologie

Introduction générale

Neurobiologie

 

 

L’homme Neuronal

 

 

La psychologie dans les sciences humaines.

La biologie donne du vrai, mais pas de sens. Il faut l’associer avec les sciences humaines pour avoir du sens.

Neurobiologie vers psychologie = sens.

Psychologie vers neurobiologie = vrai.

Il y a trois niveaux d’étude qui se séparent d’un point de vue idéologique. Mais l’un sans les deux autres dimensions ne permet pas d’expliquer le comportement des individus.

Il faut sortir du dualisme : cerveau d’un cote et l’esprit de l’autre.

 

 

I. Rapports entre psychologie et neurosciences.

 

 

 

Chacune de ces fonctions sont complémentaires.

 

1. L’individu et son cerveau :

 

Il ne faut négliger aucun des aspects. L’individu a un cerveau, il faut s’y intéresser. Il ne faut pas séparer le cerveau de l’individu. L’individu et le cerveau sont unis. L’individu est une entité étudiée à différents niveaux d’organisation. Niveaux neuronal ↔ niveau cognitif ↔ niveau comportemental.

On fait l’hypothèse cognitive expérimentale qu’il y a une influence des processus cognitif : c’est ce qui la différencie de la psychologie non expérimentale qui ne cherche pas une explication scientifique.

 

 

Le comportementalisme :

   - Postulat : le comportement est causé par des contraintes extérieures (béhaviorisme S → R, pas de boîte noire).

   - Observations et mesures du comportement en fonction de diverses conditions expérimentales. Plusieurs stimuli. On fait varier des stimuli et on regarde comment ça varie.

La psychologie cognitive expérimentale :

   - Postulat : le comportement est causé par des processus cognitifs dont on peut déduire l’existence à travers ses variations. Observer les conséquences concrètes. On part d’une hypothèse et on observe les conséquences au niveau du comportement. Discipline scientifique. On n’observe pas le processus cognitif lui-même, mais des conséquences du processus.

   - Observations et mesures du comportement en fonction de diverses conditions expérimentales.

 

 

          + Lequel est le bon modèle ?

          + C’est une hypothèse théorique. L’observation se fait à partir du comportement en fonction des expériences. On rentre dans la boite noire. On rajoute l’étape de la cognition avec donc des mécanismes.

          + Ici, on a 2 modèles théoriques. Des expériences sont faites. On mesure des temps de réaction.

          + On peut, par exemple, étudier le temps de réaction de chaque processus. On obtient le résultat et on confirme le bon modèle.

          + Ex : 2 lettres données ensembles, dire s’ils sont semblable.

                    . AA : temps de réaction rapide car elles ont la même forme. Il s’agit juste d’un processus visuel.

                    . Aa : temps un peu plus long car il y a ajout du processus d’interprétation. Processus cognitif d’interprétation est d’environ 50ms.

                    . AU et SC : avec les consonnes, le temps de réaction est plus long car il y a beaucoup plus de consonnes que de voyelles, donc il faut plus de temps pour les interpréter.

 

 

Pour être plus précis on peut faire une IRMf pour établir quel processus active quelle zone cérébrale.

 

Neurosciences :

   - Postulat : le comportement et les processus cognitifs sont causés par l’activité des neurones, en fonction d’évènements internes et externes au sujet.

   - Observations et mesures de l’activité neuronale en fonction de diverses conditions expérimentales (cognitives et comportementales dans le cas des neurosciences cognitives). On a un modèle cognitif, on observe les temps de réaction et on enregistre l’activité neuronale. Elle s’intéresse au comportement, à la psychologie cognitive.

 

 

        + Quelle activité va impliquer quel comportement ? Et inversement.

        + On étudie un comportement donné. On estime tel processus à l’œuvre, on mesure le temps de réaction, et on regarde l’activité neuronale (IRM fonctionnelle). Ainsi, on voit les cohérences entre les processus et les activations. Ca fonctionne dans les deux sens, l’image neuronale permet d’identifier les processus, et ainsi modifier le modèle cognitif théorique.

 

Neurosciences cognitives :

 

 

2. Les neurosciences :

 

Les disciplines des neurosciences :

  - Neurosciences : terme général, tout ce qui concerne le cerveau.

  - Neurophysiologie : étude du fonctionnement, activité électronique du cerveau (traitement de l’information).

  - Neurobiologie : aspects moléculaires (comme les neurotransmetteurs).

  - Neurochimie : (rejoint la neurobiologie) la chimie du cerveau, uniquement les neurotransmetteurs.

  - Neuroendocrinologie : relation entre cerveau et système hormonal (sexuelles, surrénales…).

  - Neurosciences cognitives.

  - Neurosciences comportementales.

  - Psychophysiologie : ancien terme des neurosciences comportementales, ébauche vers les neurosciences cognitives.

  - Sciences cognitives : (grand fourre-tout) neurosciences, psychologie, informatique, linguistique, intelligence artificielle. Dans la pratique, c’est la relique de la psychologie cognitive. Approche informatique, et pas vraiment expérimentale.

  - Médecine : neurologie, neuropsychologie, neuropsychiatrie… Non scientifique, ne produit que des techniques.

                + Neurologie : système nerveux, approche clinique.

                + Neuropsychologie : fait passer des questionnaires pour que le psychiatre puisse analyser. Concerne les affections neurologiques comme l’aphasie, l’amnésie… Suite à un traumatisme.

                + Neuropsychiatrie : maladies innées ou dégénératives, comme parkinson.

→ Plus on descend, plus c’est intégré.

 

 

 

II. Différents niveaux d’organisation cérébraux.

 

 

Un niveau d’organisation est caractérisé par les règles qui régissent le fonctionnement des interactions entre ces éléments.

L’homéostasie = stabilité. Il y en a à tous les niveaux.

 

1. Le niveau moléculaire :

 

Neurobiologie.

Tout ce qui est neurochimique, tout ce qui touche à la synapse (les neurotransmetteurs traversent les synapses).

Neurotransmetteurs comme la dopamine, la sérotonine…

Neurotransmetteurs de la dopamine : agit sur l’humeur, plus particulièrement la prise de risque.

Neurotransmetteur : signal chimique sécrété par le neurone présynaptique. La substance doit être présente dans le neurone présynaptique, la libération de la substance doit se faire en réponse à une dépolarisation présynaptique et doit être dépendante du calcium, il faut qu’il y ait dans la cellule postsynaptique des récepteurs spécifiques pour la substance.

 

 

2. Le niveau cellulaire :

  
Neurophysiologie.

Le neurone.

La circulation du potentiel d’action se trouve au niveau moléculaire, mais il est cellulaire.

 

Dendrite : prolongement du corps cellulaire des neurones, portes d’entrée des neurones.

Soma : c’est le corps cellulaire, synthétise les neurotransmetteurs.

Axone : prolongement du neurone, conduit le signal électrique.

→ Dendrite reçoit, soma traite, axone renvoie.

 

 

Neurone présynaptique : neurone qui constitue la source de courant.

Neurone postsynaptique : neurone vers lequel passe le courant.

 

Potentiel d’action : enregistrement de la différence à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.

  - Dépolarisation : passage d’un potentiel d’action d’une valeur négative, dites de repos, vers une valeur positive. Quand les canaux sodium s’ouvrent, le sodium entre.

  - Polarisation : passage d’un potentiel d’action d’une valeur positive vers une valeur négative. Quand les canaux potassium s’ouvrent, le potassium sort de la cellule.

Dépend de la concentration dans et hors de la cellule.

Potentiel postsynaptique (PPS) : potentiel d’action après le passage postsynaptique.

  - Potentiel postsynaptique excitateur (PPSE) : accroit la probabilité d’occurrence d’un potentiel d’action postsynaptique.

  - Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI) : diminue la probabilité d’occurrence d’un potentiel d’action postsynaptique.

Potentialisation à long terme (PLT) : accroissement durable de la force synaptique.

Dépression à long terme (DLT) : diminution à long terme de la force synaptique.

 

3. Le niveau multicellulaire :

 

Les ensembles de neurones, la communication entre eux.

La base du fonctionnement du cerveau fait qu’il y a une construction d’ensembles cohérents.

Les couches corticales, les méninges. Pour chaque couche, il y a un type particulier de cellules.

Neurones afférents : neurones transportant l’information vers le système nerveux central.

Neurones efférents : neurones transportant l’information émanant de l’encéphale ou de la moelle.

 


4. Le niveau cérébral :

 

Aires de Brodmann : différentes structures sur une base anatomique. C’est après que l’on a fait la distinction entre anatomie et fonction.

Aires cérébrales. La structure va influencer la fonction.

Conséquences sur l’organisme et la psychologie.

 

Cytoarchitectonie : offre une description neuroanatomique précise, sert à désigne les aires cérébrales.

Myéloarchitectonie : étude plus spécifique de l’arrangement des fibres nerveuses (axones) qui connectent les neurones les uns aux autres.

 

 

 

III. Techniques d’analyse et d’enregistrement des différents niveaux d’organisation cérébraux.

 

 

 

Différentes techniques intéressantes pour le psychologue.

 

1. La neuroanatomie :

 

Distinctions des structures anatomiques et de leurs connectivités :

  - Visuellement : système blanc (fibres, grande autoroute de connectivité) et système gris (cellules) :

          + Les connexions entre structures ne sont pas toutes réciproques (A communique avec B, B communique avec C, mais C ne communique pas avec A).

  - Microscope : en 1950 création d’un microscope électronique.

          + Distinction des structures cérébrales sur la base de leur cytoarchitectonie (d’après la structure d’une cellule).

          + Permet aussi de mieux comprendre le fonctionnement neurobiologique.

 

 

 

Avec l’évolution, le cerveau s’est agrandit, les neurones se sont multipliées, c’est pour cela qu’il est plissé.

Epine dendritique = synapse dendritique : là où se trouve les synapses, cela fait plus de surface pour recevoir les synapses.

La mémoire est dans chaque synapse du cerveau. L’hippocampe sert à la mémoire.

Poids synaptique : enregistre ce qui se passe dans le cerveau. Chaque fois qu’on utilise le cerveau, il y a modification, ce qui laisse des traces. Chaque trace est enregistrée.

Dans un environnement stimulant, on augmente les synapses.

 

Expériences de lésions cérébrales :

Lésions expérimentales chez l’animal ou observations de patients humains (neuropsychologie).

 

 

Lésion hyppocampe : amnésie antérograde, ne peut pas créer de nouveaux souvenirs.

Accident vasculaire, trauma crânien, anévrisme…

Aire de Broca : Broca (1870) avait une patiente qui était atteinte de troubles de l’élocution. Quand elle est décédée, il a disséqué son cerveau et a vu une lésion. Il a ainsi fait le lien entre aphasie et l’aire de Broca. En fait, pour qu’il y ait aphasie, il faut une lésion plus grande que l’aire, et profonde.

→ L’aire de Broca, c’est l’aire de l’élocution, de la production du langage.

Il est rare qu’une lésion ne touche qu’une seule région. Les lésions sont plus ou moins diffuses.

Une lésion peut aussi toucher les fibres, c’est-à-dire une lésion entre deux régions.

Aphasie de conduction : lésion qui touche la fibre entre l’aire de Wernicke et l’aire de Broca.

Aire de Wernicke : compréhension du langage.

Quand une fonction est touchée, une autre aussi. Le cerveau se réorganise. Donc, il est très difficile de conclure sur une lésion.

Phrénologie : bosses du crâne correspondent à une fonction.

Avec Broca et Wernicke, le cerveau devient plus scientifique, c’est le localisationnisme.

 

Neurobiologie de comptoir :

Egalité de masse parfaite, entre le cerveau d’un homme et celui d’une femme.

La maturation du cerveau est dépendant des hormones.

Pour différencier garçon et fille, il y a l’aspect génétique, morphologie (hormonal), psychologique, cerveau, sociologie. Le genre est un continuum.

 

2. Psychopharmacologie :

 

Injections de molécules psychotropes par voies systémiques (cachets) ou in situ (injection dans la zone concernée).

 

 

Systémique : circule par les voies générales dans tout le corps.

In situ : dans une structure particulière.

 

3. La neurophysiologie (électrophysiologie) :

 

Enregistrement extracellulaire : l’électrode est placée à proximité de la cellule nerveuse dont on souhaite recueillir l’activité électrique.

Enregistrement intracellulaire : l’électrode est placée à l’intérieur même de la cellule nerveuse dont on souhaite recueillir l’activité électrique.

Potentiel de récepteur : potentiel qui prend naissance au niveau des récepteurs sensoriels.

Potentiel synaptique : potentiel qui prend naissance au niveau des synapses.

 

 

a. Stimulation électrique :

 

Penfield dans les années 50, opérait des patients épileptiques, il prélevait la zone épileptique. Il a stimulé électriquement le cerveau pour voir ce qui se passait, on a pu voir ainsi l’organisation du cortex moteur (le corps qui bouge, si on stimule la zone du bras, le bras se lève) et du cortex somesthésique (la sensation du toucher, si on stimule la zone du bras on ressent une caresse sur le bras).

 

Les électrodes sont placées sur le cerveau pour stimuler ou enregistrer (sans danger). C’est conscient.

Le cerveau ne ressent aucune douleur, il est insensible.

 

 

La migraine ne vient pas d’une douleur cérébrale, mais d’un signal interprété. Problème entre les vaso-constructions. On ne sait pas grand chose sur la migraine.

Les antidouleurs interviennent sur le signal de la douleur.

 

b. Enregistrement unitaire :

 

Enregistrement extracellulaire des potentiels d’action.

Permet l’enregistrement d’un seul neurone.

L’électrode reste à l’extérieur de la cellule, enregistre les courants près de la cellule et une référence neutre.

Enregistrement potentiel de champs : enregistre une population de neurones (100 à 1000 neurones).
Signal flou mais varié.

Champ récepteur : région d’un espace sensoriel dans laquelle un stimulus donné provoque l’émission la plus élevée de potentiels d’action.

 

 

4. L’expérimentation animale :

 

C’est la vivisection.

Technique invasive : on entre dans le corps.

Elle est obligatoire, on parle de sacrifice.

 

5. L’électroencéphalographie (EEG) :

 

Enregistrement des potentiels électriques produits dans le cerveau, qui diffusent au niveau du scalp.

Enregistre l’activité du cerveau en temps réel. Mais c’est très bruité car ça passe dans tout le cerveau puis à travers la boîte crânienne.

On voit qu’il se passe quelque chose.

Electrodes posées sur le crâne, à plusieurs endroits.

L’enregistrement permet une correspondance au 3 méthodes (stimulation électrique, enregistrement unitaire et EEG).

 

 

EEG, aspects fonctionnels :

  - Potentiels évoqués sensoriels (auditif).

          + Négatif en haut, positif en bas. Positif et négatif sont question de polarité.

          + Bien pour déterminer d’où vient un trouble.

          + Un PE se caractérise par sa forme. Le potentiel de préparation motrice apparaît environ 800 ms avant qu’on déclenche une action. L’action est initiée alors que le sujet n’en est pas Cs.

  - Détermination des états de vigilance (veille/sommeil).

          + Différents stades de sommeil (4), puis stade de veille, et stade particulier de veille.

          + Permet de vérifier l’insomnie.

          + Mesurer en hertz.

  - Exploration de l’épilepsie.

          + Permet de distinguer les différents types d’épilepsie.

          + Il y a synchronisation non fonctionnelle. Le foyer de neurone produit pleins de PA. Ils ne sont pas synchronisés et donc, se propagent et créent une crise hyperactive neuronale anarchique.

 

 

6. Magnétoencéphalographie (MEG) :

 

Enregistrement de la résultante magnétique de l’activité neuronale (MEG).

Pour les autres systèmes, c’est le courant électrique, ici c’est le champ magnétique découlant du courant électrique.

Il y a peu d’appareils en France.

Le champ magnétique sort directement du crâne.

Les 2 ensemble, EEG et MEG permettent de bien localiser la zone (temporelle et performance spatiale).

La MEG est surtout utilisée pour la recherche.

 

 

7. Imagerie par résonnance magnétique (IRM) :



 

L’IRM est un gros aimant.

Fonctionnement de base de l’IRMa (a pour anatomique) :

  - Le champ magnétique de l’appareil de résonance magnétique va aligner celui, beaucoup plus faible, de chaque proton des molécules d’hydrogène contenues dans l’eau des différents tissus de l’organisme.

  - La région dont on veut avoir une image est ensuite bombardée par des ondes radios.

  - A l’arrêt des ondes radios, les protons retournent à leur alignement original en émettant un faible signal radio (la « résonnance magnétique »).

  - L’intensité de la résonance magnétique est proportionnelle à la densité des protons dans le tissu, et par conséquent à son taux d’hydratation.

  - Des capteurs spéciaux relaient cette information à un ordinateur qui combine ces données pour créer des images de coupe du tissu dans différentes orientations.

Agénésie aprémative : un hémisphère ne se développe pas.

Alzheimer : le cerveau vieillit, perd sa capacité de se réorganiser.

 

IRMf (f pour fonctionnelle) : détection des variations hémodynamiques (oxygénation du flux sanguin cérébral. N’enregistre pas l’activité cérébrale !).

  - Quand un groupe de neurones devient plus actif, une vasodilatation locale des capillaires sanguins cérébraux se produit automatiquement pour amener davantage de sang, et donc d’oxygène, vers ces régions plus actives.

→ Le cerveau a besoin de sang et d’oxygène pour fonctionner. Le cerveau commence à fonctionne puis récupère le flux sanguin (décalage !).

  - L’hémoglobine qui possède un atome de fer qui transporte l’oxygène a des propriétés magnétiques différentes selon qu’elle transporte de l’oxygène ou qu’elle en a été débarrassée par la consommation des neurones les plus actifs.

→ Molécule donne le taux d’oxygène.

  - C’est la concentration de désoxy-hémoglobine (l’hémoglobine débarrassée de son oxygène) que l’IRMf va détecter puisque cette molécule est paramagnétique (provoque une faible perturbation du champ magnétique).

→ On mesure quand on a du sang qui est désoxygéné, donc après le passage dans le cerveau.

  - L’augmentation du débit sanguin cérébral dans une région plus active du cerveau est toujours supérieure à la demande d’oxygène accrue de cette région. C’est la baisse du taux de désoxy-hémoglobine (diluée dans un plus grand volume de sang oxygéné) que l’IRMf va faire correspondre à une augmentation de l’activité de cette région.

→ Preuve que le sans a été utilisé et donc que le cerveau a fonctionné.

 

Du miracle aux limites intrinsèques de la technique :

  - Résolution spatiale et temporelle (long, prend du temps et faut faire toutes les coupes, enregistrement global).

  - Composition neuronale variée au sein d’une même structure (pas de détail de la composition cérébrale).

  - Temps machine nécessaire (coupes successives).

  - Délais d’augmentation du débit sanguin.

  - La plupart des activités cognitives sont sous-luminaires (provoqués artificiellement).

  - Subjectivité de la méthode sous-luminaire (en dessous de la limite de détection).

 

8. Tomographie par émission de positons (TEP) :



 

Technique invasive.

Permet d’obtenir des images statiques et fonctionnelles.

Utilisation d’isotopes instables émetteurs de positions, ex : 15O (oxygène) (période 2mn), 11C (carbone) (période 20mn). On ajoute une substance radioactive dans le sujet.

  - Modifier l’oxygène permet de voir où il va dans le cerveau.

  - Modifier le carbone permet…

Incorporation à des réactifs (eau, hémoglobine, précurseur de neurotransmetteur).

Injection de la molécule radioactive.

 

Quand l’isotope instable se désintègre, le proton en excès donne naissance à un neutron et à un positon.

Après leur émission, les positons parcourent quelques millimètres avant de rencontrer un électron. La collision entre les deux particules entraîne leur destruction et l’émission de deux photons gamma en direction exactement opposée

→ Donc, l’isotope instable avant de se désintégrer rencontre un électron et le choc provoque 2 photons gamma.

Les détecteurs de rayon gamma situés en couronne autour de la tête ne traitent que les photons qui arrivent de manière synchrone 180°.

→ Les 2 photons partent de deux côtés opposés et envoient un signal.

 

Résolution spatiale encore moins bonne que l’IRMf.


  
 

9. La modélisation informatique :

 

Elle se retrouve à tous les niveaux :

  - Canaux ioniques, intégration synaptique, intégration dendritique, transmission synchrone, EEG, IRMf, etc (ex : deep blue [ordinateur des années 90, qui a battu le champion du monde des échecs], blue brain [projet suisse, pour modéliser un cerveau de rat, cerveau artificiel], loebner price [prix qui récompense la personne qui réussit le test de Turing, si l’ordinateur est équivalent à un humain]).

  - Processus cognitifs (ex : modèles boxologiques). Ces modèles doivent être prédictifs.

  - Implémentations robotiques.
  
 



16/12/2012
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