Fonctionnement cognitif, plasticité cérébrale et neurones miroirs

FONCTIONNEMENT COGNITIF, PLASTICITÉ CÉRÉBRALE ET NEURONES MIROIRS

UNE VUE D’ENSEMBLE DU CERVEAU

Divisé en deux hémisphères, le cerveau est la partie la plus volumineuse de l’encéphale qui comprend également le tronc cérébral et le cervelet. Chaque hémisphère est constitué d’une face externe, convexe, et d’une face interne, plane. Un amas de fibres blanches, le corps calleux, situé au fond d’une importante scissure, sépare les deux hémisphères qui sont juxtaposés par leur face interne .

Si l’on examine la face externe du cerveau (cf. figure 1), on observe deux profonds sillons qui permettent de différencier quatre lobes formant les aires cérébrales (ou manteau cortical). Le sillon central – ou scissure de Rolando – sépare la partie supérieure de l’hémisphère entre le lobe frontal à l’avant et le lobe pariétal à l’arrière. Le sillon latéral – ou scissure de Sylvius – permet de distinguer les lobes frontal et pariétal des lobes temporal et occipital (la délimitation de ce dernier étant peu précise) .

Le lobe frontal assure des fonctions se situant entre la cognition et les émotions. L’observation de sujets cérébrolésés a permis de délimiter deux zones du cortex préfrontal qui se différencient par beaucoup d’aspects :
• Le cortex préfrontal dorsolatéral qui permet notamment de réaliser des fonctions exécutives (planifier une stratégie, ajuster un plan d’action en tenant compte des contraintes environnementales, savoir inhiber un réflexe inadapté, etc.) ;
• Le cortex orbitofrontal qui est, quant à lui, impliqué dans la gestion des émotions et des interactions sociales .

Beaucoup moins étudié par les scientifiques que le lobe frontal, le lobe pariétal possède néanmoins des rôles fonctionnels aussi importants que ce dernier. C’est un organe multisensoriel capable de synthétiser diverses modalités qui permettent la transmission de l’information analysée vers les régions antérieures d’exécution des gestes. Depuis une vingtaine d’années, il a par ailleurs été établi que le lobe pariétal n’est pas strictement sensoriel. Il s’est avéré être un organe capable de créer des représentations mentales très précises des actions et mouvements du corps. Il est en conséquence impliqué dans l’apprentissage des habiletés motrices. Par ailleurs, le cortex pariétal prend part aux processus intentionnels en permettant d’orienter l’attention de l’individu vers des objets présentant un intérêt potentiel .

Le troisième lobe, dénommé lobe occipital, est spécialisé dans le traitement des informations visuelles .

Enfin, le lobe temporal est, quant à lui, constitué de différentes structures :
• Des structures dédiées à la perception auditive, notamment le planum temporal qui est directement impliqué dans la perception du langage et de la musique ;
• Des structuressituées dans la partie inférieure du lobe et dédiées à la perception visuelle ;
• Des structures localisées dans la partie supérieure du lobe et dotées de propriétés associatives .

Sur la surface corticale de chaque lobe, les sillons et circonvolutions – ou gyri – sont ingénieusement organisés et possèdent leurs propres caractéristiques qui leur confèrent un rôle bien défini. L’examen d’un morceau de cortex au microscope permet aux spécialistes de déterminer de quel lobe et même de quelle zone précise il est originaire .

Il n’est pas possible de présenter ici l’ensemble des aires corticales, nous nous limiterons donc à quelques-unes d’entre elles :
• L’aire 4 (ou aire motrice), située dans la partie postérieure du lobe frontal, permet la stimulation des neurones responsables de la contraction des muscles de l’hémicorps opposé ;
• L’aire 3 (ou aire sensitive), située dans la partie antérieure du lobe pariétal, possède des neurones réceptifs aux stimulations tactiles ou aux mouvements de la partie opposée du corps ;
• Le gyrus de Heschl, situé dans le lobe temporal, héberge notamment la représentation des hauteurs tonales ;
• Le sillon temporal supérieur (STS) permet l’identification des actions et mouvements volontaires ;
• Le planum temporal, situé à l’extrémité postérieure du lobe du même nom, est un cortex associatif dont le rôle serait de décoder les stimuli auditifs (parole, musique…) de fréquence avoisinant les 40 Hz pour le planum gauche et de fréquence proche de 4 Hz pour le planum droit .

Outre les aires corticales des deux hémisphères cérébraux, les autres structures de l’encéphale possèdent également des rôles très précis.

Le cervelet aide à la planification des actions en contrôlant et rectifiant la trajectoire des mouvements corporels . Il est également impliqué dans la perception temporelle (planification des gestes dans le temps, anticipation de la durée nécessaire à la réalisation d’une action, perception du rythme, etc.). S’il fonctionne normalement, le cervelet agit de manière automatique et non consciente pour l’individu. Dans le cas contraire, les procédures qu’il réalise peuvent nécessiter un effort considérable . Le système limbique, décrit par Mac Lean dans les années cinquante, fait référence à un ensemble de structures (dont les plus connues sont l’hippocampe et le noyau amygdalien) intervenant sur les capacités de motivation et de régulation émotionnelle. La motivation étant un facteur facilitant les apprentissages, le système limbique a donc également un impact sur la mémoire . Pour étudier le fonctionnement cérébral, les neuroscientifiques se sont intéressés à la pratique musicale. De nombreuses études ont en effet montré que le cerveau des musiciens possède des caractéristiques particulières en relation avec le ou les instruments pratiqués. Par exemple, en 1995, Elbert et al. ont observé que les violonistes avaient une surface corticale plus développée sur l’hémisphère droit correspondant aux régions sensorimotrices utilisées par les deux derniers doigts de la main gauche . En 2006, Bangert et Schlaug ont montré que la partie du sillon central (présentant une courbure en forme d’oméga), située à l’arrière de l’aire motrice primaire, s’est développée de manière symétrique chez les pianistes. Chez les violonistes, le signe de l’oméga est uniquement observable sur l’hémisphère droit. Ceci témoigne des différences de développement cérébral en fonction du type d’instrument joué (les pianistes ayant davantage besoin de développer la coordination des mains) .

Par ailleurs, Schneider et al. en 2002 ont également mis en évidence que, quel que soit l’instrument pratiqué, le volume de substance grise du gyrus de Heschl (qui, pour rappel, héberge la représentation des hauteurs tonales) des musiciens est de 130 % plus vaste que celui des non-musiciens .

LA PLASTICITÉ CÉRÉBRALE

La plasticité cérébrale permet au cerveau de se transformer au contact de son environnement, de certains événements et surtout de l’apprentissage. C’est un processus qui repose en grande partie sur l’activité neuronale du cerveau. C’est pourquoi pour bien comprendre ce concept, il est avant tout nécessaire de préciser ce que sont les neurones ainsi que leur fonctionnement .

Les neurones sont des cellules nerveuses contenues en grande majorité dans le cerveau (ils en constituent la substance grise). Ils contiennent plusieurs éléments (cf. figure 3) :
• Le corps cellulaire qui renferme le noyau nécessaire à la vie et au développement du neurone ;
• Les dendrites qui reçoivent des informations des corps voisins et les transmettent au corps cellulaire ;
• L’axone qui permet à l’influx nerveux de créer un contact – appelé synapse – avec d’autres neurones ;
• La myéline, qui entoure l’axone et facilite la transmission de l’influx nerveux vers d’autres neurones .

Les neurobiologistes ont longtemps pensé que les connexions neuronales étaient fixées à la naissance et se consolidaient dans la petite enfance pour ne plus bouger, voire même obligatoirement décroître. Bien que cette idée soit encore fort répandue, il est aujourd’hui établi que les connexions entre les neurones existants peuvent se transformer pendant toute la vie et que les adultes peuvent créer de nouveaux neurones .

La plasticité cérébrale va permettre de renforcer des connexions entre les neurones. La répétition régulière d’une interaction modifie les synapses pour acquérir de nouveaux savoirs, capacités et souvenirs. Cependant, il est à noter que la plasticité est limitée. C’est pourquoi, d’une part, seules les informations que le sujet juge utiles et perspicaces seront traitées grâce à l’action synaptique et, d’autre part, certaines connexions peuvent aussi être inhibées et certains neurones détruits afin d’optimiser le traitement cognitif. Il est également possible de modifier les fonctions de neurones existants pour s’adapter à de nouvelles situations .

Plusieurs mécanismes sont impliqués dans le processus de plasticité cérébrale : multiplication des synapses, multiplication des neurones, allongement des axones.

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Table des matières

Introduction
I. Cognition, apprentissage et dyspraxie
A. Fonctionnement cognitif, plasticité cérébrale et neurones miroirs
1. Une vue d’ensemble du cerveau
2. La plasticité cérébrale
3. Les neurones miroirs
B. Mémoire et apprentissage
1. La notion de compétence : un concept entre mémoire et apprentissage
2. Les différentes mémoires
3. L’apprentissage implicite
C. Dyspraxie et troubles d’apprentissage
1. La dyspraxie : un trouble cognitif parmi d’autres
2. La dyspraxie : un trouble du développement moteur ?
3. Les dyspraxies auditivo-spatiales constructives et dyspraxies verbales
II. Musique et dyspraxie
A. L’apprentissage d’un instrument de musique
1. L’étude de la partition
2. Mémorisation du texte musical
3. Différents repères structurant l’analyse musicale
B. Les méthodes d’apprentissage
1. Faut-il apprendre mains ensemble ou mains séparées ?
2. Le fonds et la forme : couleurs et images
3. Comment remplacer l’image ?
C. Quel type d’enseignement adopter ?
1. Le cours de pratique instrumentale, un apprentissage individuel et
collectif par imitation
2. Socialisation et motivation
3. Une adaptation difficile à l’enseignement adapté
4. L’enseignement adapté : est-ce une solution ?
III. La dyspraxie au regard d’une auto-analyse de l’apprentissage d’une pièce musicale
Protocole
Quelques mots sur le choix de la pièce
Quelques mots sur ma dyspraxie
Résultats de l’auto-analyse
Résumé et limites de l’étude
Conclusion
Annexe

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