TROISIEME PARTIE
LES FONCTIONS COGNITIVES
Plan de la partie
1. Présentation générale
2. Les fonctions de perception 3. Les fonctions d’action
4. Les schémas corporels (ergo, psychomot) - C Brozzoli 5. Le langage (orthophonie, audioprothèse)
5. Les émotions et la cognition sociale (ergo, psychomot)
7. La vigilance, l’attention et la conscience (ergo, psychomot, orthophonie) 8. La mémoire
Présentation générale des fonctions cognitives
Plan du cours
1. Généralités
2. Les fonctions cognitives
3. Proposition d’un cadre fonctionnel 4. Différents courants de pensée
4.1. Le localisationnisme 4.2. Le comportementalisme 4.3. Les sciences cognitives
1. Généralités
entrées sensorielles comportements
moteurs
fonctions cognitives analyses
sensori-motrices primaires
SYSTEMES MOTEURS
SYSTEMES SENSORIELS SYSTEMES INTEGRES (ASSOCIATIFS)
récepteurs
voies motrices effecteurs
voies sensorielles
entrées sorties
transmission transduction,
décomposition en unités physiques
représentations globales et abstraites
décomposition et transmission aux unités
motrices
Sensation Cognition Motricité Perception Action
1a
2 3
4
5 6
PPM
1. Les voies sérielles (a: ascendantes, d: descendantes) 2. Les voies parallèles (divergence)
3. Les convergences
4. La rétroaction et le top-down 5. Les réseaux neuronaux
6. La connectivité longue-distance
reconstruction unimodale et
multimodale
représentation des mouvements
1d 3
cortex
sensoriels primaires cortex moteur primaire
somesthésie vision audition
THALAMUS NOY PROFONDS
ME et/ou TC THALAMUS
CERVELET
Les fonctions sensori-motrices :
Les fonctions cognitives :
voies parallèles pour la perception
cortex
sensoriels primaires cortex moteur primaire
pour les fonctions plus complexes
Les fonctions cognitives :
cortex
sensoriels primaires cortex moteur primaire
mécanismes top-down
connectivités longue distance
Les fonctions cognitives sont réalisées principalement par les cortex associatifs :
Aires corticales associatives Aires sensorielles et motrices primaires
= 4/5ème = 1/5ème
Mais d’autres structures participent aussi à ces fonctions :
● le thalamus
● les noyaux profonds (amygdale)
● le cervelet
● le tronc cérébral (formation réticulée)
Les noyaux thalamiques forment un véritable carrefour des voies sensitives, motrices et cognitives.
- non spécifiques :
- de la cognition (perception, action, etc.)
- de la mémoire et des émotions (comme le circuit de Papez)
- des fonctions attentionnelles (projections corticales) et des systèmes d’éveil et de sommeil (projection de la formation réticulée)
En effet ils constituent un relais des systèmes : - spécifiques :
- de la somesthésie, - de l’audition,
- de la vision - de la motricité
Connectivité aires associatives de celle des cortex sensori-moteurs :
CGM, CGL, Complexe VP Thalamus
fonctions de perception : visuelles, auditives, etc.
Cognition = « connaissance du monde »
fonctions d’action : intention, planification, prise de décision, etc.
2. Les fonctions cognitives
Fonctions « transversales » :
langage
émotions
cognition sociale
vigilance, attention, conscience
Représentations multimodales Représentations perceptivo-
motrices abstraites
Représentations unimodales
ACTIONS
PERCEPTIONS CONCEPTS
On parlera, en filigrane, de « mémoires perceptives et d’action » ACTIONS
PERCEPTIONS
3. Exemple de cadre fonctionnel
sensation perception cognition action motricité
mémoire
4.1. Le localisationnisme
Chaque région à une fonction [XIXe siècle]
4. Différents courants de pensée
Par exemple :
Paul Broca et le langage
une fonction unique
Joseph Gall et la phrénologie : 27 fonctions cérébrales (gaieté, bienveillance, etc.)
Broca pensait aussi qu’il y avait une relation entre l'anatomie du crâne et les capacités mentales
« L’inégalité intellectuelle des races est chose bien connue (…) tous les auteurs s’accordent à reconnaître que la région du crâne, considérée dans son ensemble, est plus volumineuse dans les races caucasiques que dans les races inférieures. »
« la petitesse relative du cerveau de la femme dépend à la fois de son infériorité physique et de son infériorité intellectuelle »
L’idéologie motive la façon de penser le cerveau : Broca rendait ses mesures compatibles avec sa théorie
Les rapports sociaux, politiques et
financiers motivent la « découverte » de résultats
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle Généralités
Détection des phénomènes nerveux de façon indirecte ( EEG, MEG)
= variation débit sanguin ou changements métaboliques La tomographie par émission de positons (TEP)
Traceur
(radioactif) injection
dans sang production
= production photon
collision positons et e- des tissus
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle
La tomographie par émission de positons (TEP) Suivant l’isotope, permet de localiser :
- la consommation de glucose ou d’oxygène (métabolisme général) - la densité de récepteurs d’un NT (cartographie des systèmes de NT)
Toutefois, la TEP est une technique « lourde », peu sensible et chère - la variation régionale de débit sanguin cérébral (H2O)
= études d’activation
= visualisation des structures activées au cours d’une tâche (consommatrice d’eau)
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)
Même principe que l’IRM (= détection champ magnétique)
= mesure variations régionales d’oxygène consommé
= reflète l’activation d’une région cérébrale au cours d’une tâche
mesure les variations magnétiques de la désoxy-hémoglobine du sang
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle
Avantages / TEP :
- pas d’injection de radioactivité (santé, coût) - très bonne résolution spatiale :
TEP = 5-10 mm ; IRMf = 1 mm - meilleure résolution temporelle :
TEP = au - 45 s ; IRMf ~ 1 s
- répétitions possibles (analyses individuelles)
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle L’analyse des données en neuroimagerie
a) Répétition des conditions pour diminuer le bruit de fond (comme PE) Répétition entre participants mais morphologies différentes
déformation pour recalage 3D
etc.
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle L’analyse des données en neuroimagerie
b) Superposition IRM structurelle et IRMf/TEP pour localiser les activations :
= résultat difficile à interpréter car nombreuses activations
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle
= Elimination de ce qui est commun et mise en évidence de ce qui est différent
Mais le poids cognitif pour les mécanismes communs est différent dans des tâches/conditions différentes
-
=condition
expérimentale 2 condition
expérimentale 1
1. Méthode de soustraction : c) Interprétation des images
L’analyse des données en neuroimagerie
Encart méthodologique : la neuroimagerie fonctionnelle
2. Étude de la connectivité fonctionnelle : corrélation d’activité L’analyse des données en neuroimagerie
c) Interprétation des images
4.2. Le comportementalisme
C’est l’étude du comportement [1920 -1950]
On ne peut pas bâtir une approche scientifique de la psychologie sur des états subjectifs
Recherche des lois qui gouvernent les relations entre les entrées et les sorties
Par exemple : Ivan Pavlov et Burrhus
Frederic Skinner et les conditionnements (dits opérants quand il y a renforcement et/ou
punition)
BOITE NOIRE input
(stimulus)
output (réponse)
Encart méthodologique : comportement
mesure des grandes fonctions (langage, mémoire, etc) mais aussi des opérations élémentaires : analyses phonétique, sémantique, etc.
Tests comportementaux de la psychologie cognitive : mesurent des réponses motrices (par ex après stimulation sensorielle)
temps de réaction stimulus 1
temps de réaction stimulus 2
La psychologie cognitive
Encart méthodologique : comportement
Comparaison de l'emplacement de la lésion au trouble comportemental mesuré
exige donc des patients avec un seul trouble et des atteintes délimitées les effets d’une lésion peuvent dépasser la
simple élimination des fonctions propres à la structure lésée
postulat : la dégradation d’un comportement après lésion d’une structure implique qu’elle intervenait dans le comportement
!
L’étude des lésions
Encart méthodologique : comportement
Les lésions sélectives chez l’animal
Par les techniques neurochimiques par exemple, sélectives d’un NT
ex : MPTP dans substance noire destruction cellules dopaminergiques
= modèle de la maladie de Parkinson
4.3. Les sciences cognitives
Les sciences cognitives [1970-] sont la convergence de connaissances issues de différentes disciplines
La cybernétique [1950] s’intéresse aux systèmes complexes (vivants ou pas) et à la circulation de l’information. Elle développe la notion de feedback :
permet l’anticipation pour accélérer le traitement
est probablement à l’origine de la mémoire (synapse de Hebb)
Modèle computo-représentationnel ou symbolisme [1970 -1990]
intelligence artificielle : analogie esprit-ordinateur
fonctionnalisme (Fodor) : esprit organisé en modules spécialisés = fonctions (indépendantes et inconscientes, comme le langage) + un système central
(prise de décision, conscience)
MAIS n’explique pas l’accès au sens, ni l’adaptation du cerveau a) Le cognitivisme
Traitement d’informations (= computations) sur des représentations symboliques qui se succèdent de façon sérielle et logique (si A→B)
b) Le connexionnisme
Règles d’organisations locales et globales :
chaque neurone peut effectuer une opération élémentaire simple
traitement d’information sériel (grande route) et parallèle / distribuée
les neurones peuvent participer à plusieurs réseaux
une connexion se modifie au cours du temps = plasticité / mémoire Cognition = émergence d’états globaux dans un réseau de composants simples qui a des capacités auto-organisatrices
PAS de modularité (cloisonnement informationnel) ni de centre de contrôle Modèles en réseaux de neurones [1990-]
● localisationnisme, cognitivisme
● modularité et système central (cortex préfrontal)
Modèle hiérarchique Modèle en auto-organisation
● connexionisme
●synchronisation, émergence, plasticité
c) La cognition incarnée
Systèmes dynamiques [1990-], Francisco Varela
Les organismes et l’esprit s’auto-organisent en interaction avec l’environnement
énaction : une action est guidée perceptivement, la perception se construit par l’action
