3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale...
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3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate
a. Les voies visuelles dorsale et ventraleb. Subdivisionsc. Les connexions pariéto-frontalesd. Les boucles cortico-sous corticales
– Ganglions de la base– Cervelet
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Les voies visuelles
Lobe pariétalLobe frontal
DLPf
PMd
PMv
M1 SPL
IPL
V1 Lobeoccipital
Lobe temporal
VLPf
Voie dorsale : vision pour l’action
Voie ventrale : vision pour la perception
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Le cortex pariétal et le cortex frontal
Des régions anatomiquement et fonctionnellement hétérogènes. La caractérisation des aires repose essentiellement sur les propriétés des réponses neuronales.
M1 (F1)SMA (F3)
Pf
PMdF2
PMv(
F4/F
5)
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Spécificité des connexions pariéto-frontales
Les connexions pariéto-frontales
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• Neuroanatomie
PMdr PMdc
PMvr
MIP
LIP
7a7b
VIP
AIP
M1
PMvc
transport
saisie
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Le système fronto-striatal
GPeGPi
Putamen
n. ca
udé
SNc
SNr
n. subthal.
Thalamus
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4. La préhension le modèle des canaux visuo-moteurs
• Psychophysique, Neuroanatomie, neurophysiologie et Pathologie humaine
•Le transport: se caractérise par la vitesse du poignet
•La saisie par l’ouverture et fermeture de la pince
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• Psychophysique
Les canaux sont-ils indépendants ?
• Changement de position affecte la saisie
• Conclusion, les canaux intéragissent
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PMdr PMdc
PMvr
MIP
LIP
7a7b
VIP
AIP
M1
PMvc
• neurophysiologie
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Rizzolatti et al. (voir Jeannerod et al. 1995)
Codage de la saisie: Exemple de neurone du prémoteur ventral
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Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995)
Codage de la saisie: exemple de neurone de l’aire AIPlumière obscurité fixation
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Mouvement dans la mêmedirection par rapport à l’épaule
Codage de la direction du mouvement:
Exemple de potocole expérimental
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Codage de la direction du mouvement:
Exemple de neurone du prémoteur dorsal
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Préférence directionnelle d’une cellule de M1
Cellule directionnelle enregistrée dans M1 (Georgopoulos, 1982)
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Courbe d’accord d’une cellule de M1
Courbe d’accord et préférence directionnelle d’une cellule de M1 (Georgopoulos, 1982).
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5. De voir à agir: le problème de la dissociation des processus neuronaux
Un geste simple, des processusneuronaux complexes:• Attention• Motivation• Mémoire• Traitement sensoriel• Codage du movement
- Quels paramètres?…Problème de la dissociation
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Que codent les neurones?Corréler l’activité neuronale avec un (des) événement(s) particulier(s)
Neurophysiologie Neuroimagerie
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Approche contrôllée: stratégies expérimentales
Tâche avec réponse différée Autres stratégies:
• Stimulus sans action
• Indices attentionnels • Découplage spatial entre stimulus et réponse motrice • Vision et non vision de la cible
•Stimuli de modalités différentes (peu courant)
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Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995)
Dissociation des réponses sensorielle et motriceExemple: neurones de l’aire AIP
Commentaires:
A. Le neurone répond à la vue du stimulus et sa manipulation dans les conditions de lumière et d’obscurité, mais pas en fixation: moteur.
B. Le neurone répond surtout en condition de lumière: visuo-moteur
C. Idem, mais ne répond pas en fixation: neurone visuo-moteur.
D. Le neurone ne répond pas en condition obscurité: visuel
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Relation entre activité préparatoire et direction du mouvement
L’activité du neurone change avec la direction du mouvement, mais est-ce tout?
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Découplage spatial entre stimulus et action -1
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Découplage spatial entre stimulus et action:Exemple de neurone du cortex PMd
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Dissocier le sensoriel du moteur: autres protocoles
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Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ?
Protocole
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Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ?
Protocole
![Page 26: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/26.jpg)
Les réseaux corticaux de l’attentionIRM fonctionnelle chez l’homme
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A/M Préparation
Attention vs. intention
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![Page 29: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/29.jpg)
Dissocier l’attention du codage sensoriel et moteur
Attention(SAM)
Delayattention/memory
Instruction(MIC)
ExecutionDelaypreparation
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Traitement sensoriel vs. moteur
même stimulus, actions différentes
![Page 31: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/31.jpg)
Different stimuli, une même action
Traitement sensoriel vs. moteur
![Page 32: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/32.jpg)
Exemples de neurones
Center of gaze
SAMMIC GO
Imp.
/s
SAM MIC GO
1 s
Selective attention
Motor preparation
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Exemple de propriétés complexes
+
+
SAMMIC
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Différences entre structures cérébrales
0
50
100
Pf PMv Str PMd
% n
eu
ron
es
Attention/mémoire Moteur
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Neurones codant les associations stimulus-réponse
35
35
SAM MIC GO SAM MIC GO
Codage du stimulus
Cod
ag
e d
u
Move
men
t
(sp
/s)
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0
20
40
60
80
100
Rostral Interm. Caudal
% n
eu
ron
es
A = P
P > A
A > P
Subdivisions rostrale et caudale de PMd chez le singe
PMdrM1
Pf
PMdc
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Rostral versus caudal divisions of PMd in humans
SAM0.25 sec
MP task
MICDelay0.25 sec
ITI0.7 sec
1.0-5.5 sec
Control Task
SAM0.5 sec
ITI1.25-2.0
sec
SAMP task
4, 8, or 12 SAM stimuli
MIC 1.5 sec
Delay1.25-2.0
sec
Control
On Off
Task & Control
SAM0.5 sec
Delay1.25-2.0
sec
Task
Time
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SAMP MPP SAMP * MPPVAC
Z-score
2
8
CN
pre-SMA
y = 4 mm (1) y = 12 mm (8) y = 24 mm (20)
Aires activées dans les deux tâches
pre-SMA / cis
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2
6
1
5
y = -58 mm (-62) y = -34 mm (-38) y = -4 mm (-7)
y = -16 mm (-19) y = -8 mm (-11) y = -4 mm (-7)
Regions selective for spatial attention and/or memory
Regions selective for motor preparation
post ips / PC ant ips
PMd
PMd SMA / cis
A?
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Quelques grands défis de demain
• Progresser dans la compréhension des
maladies du cerveau – Autisme,
schizophrénie, maladie e Parkinson …
• Le vieillissement cognitif (Alzheimer)
• Relever le défi de l’handicap en général, et
moteur en particulier (voir diapo suivante)
• Relation entre gène et fonctions cognitives
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Brain–machine interfaces to restore motor function and probe neural circuits - Miguel A. L. Nicolelis
![Page 42: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/42.jpg)
Interface cerveau - machine : un espoir pour l’handicap moteur
![Page 43: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/43.jpg)
Comment les émotions modulent la perception et l’action?
![Page 44: 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062318/551d9d84497959293b8bf6de/html5/thumbnails/44.jpg)
Remarques finales
• Sur l’attention : rôle du préfrontal, différents types d’attention
• Sur la nécessité de penser les fonctions cognitives dans le cadre des nouveaux concepts: réseaux neuronaux (au lieu de localisation stricte), aspets dynamiques (traitements neuronaux dépendant de multiples paramètres contextuels …)
• Apport des neurosciences intégratives et cognitives à la santé publique, et à la société en général.
• Contact Driss Boussaoud ([email protected])