La réorganisation du réseau neuronal après amputation d'un membre

Résumé du document

[...] Les synapses ont une fonction bien précise. C'est une zone de contact privilégiée où l'information est transmise d'un bouton synaptique à une cellule postsynaptique. Le message nerveux (trains de potentiels d'actions) arrivant au niveau du bouton synaptique, provoque alors l'exocytose des vésicules synaptiques, comprenant les neurotransmetteurs, vers la membrane de la cellule présynaptique.

Les neurotransmetteurs sont alors libérés dans la fente synaptique. Ici, ces neurotransmetteurs se fixent alors sur des récepteurs de la membrane de la cellule post synaptique. Cette action ouvre des canaux ioniques. Les ions présents en grande quantité à l'extérieur de la cellule diffusent alors dans la cellule post synaptique. Cette diffusion active l'ouverture des canaux potassique voltage dépendants. Ce phénomène génère alors un potentiel d'action de la cellule post synaptique (les ions présents en grande quantité à l'intérieur de la cellule diffusent eux vers l'extérieur de la cellule) ; Le potentiel d'action étant en quelque sorte le mot pour écrire le message nerveux.

[...] Jusqu'à il y a environ 10 ans, les neurologues croyaient en grande majorité qu'aucune nouvelle connexion neuronale ne pouvait être créée dans le cerveau mammifère adulte. Il a été admis que, une fois les connexions fixées dans la vie foetale, ou dans la toute petite enfance, elles changent à peine plus tard dans la vie adulte. C'est cette stabilité des connexions dans le cerveau adulte, qui est souvent invoquée pour expliquer pourquoi il y a d'habitude peu de récupération fonctionnelle après des dégâts au système nerveux.
Cependant on reconnaît, bien sûr, que quelques changements sont possibles même dans le cerveau adulte, autrement on ne pourrait pas expliquer les phénomènes comme la mémoire et l'apprentissage.

[...] On remarque que dans le cortex la zone de la main est à côté de la zone du visage et que s'il y a amputation, les cellules de la main répondent à la zone du visage.
Après amputation de membre chez le singe adulte, il se produit une réorganisation du cortex primaire somatosensitif, du sous-cortex et du thalamus. Après rhizotomie dorsale (destruction des racines nerveuses qui sont des portions de nerfs rattachées à la moelle épinière). Le cortex des singes adultes subit également une réorganisation au cours de laquelle la bouche et le menton envahissent les zones du cortex correspondant au bras et aux doigts qui ont perdu leurs afférences sensitives normales.

[...] Ronald Melzack, un chercheur, a ainsi développé la théorie de la
« neuromatrice ». Cette neuromatrice est un ensemble de régions cérébrales reliées entre elles pour constituer un réseau dont les connexions seraient génétiquement déterminées et modifiées par l'expérience. La neuromatrice, ou réseau des neurones, produirait de façon constante un influx indiquant que le corps est intact et propre à la personne : c'est la neurosignature. Une telle matrice fonctionnerait en l'absence d'influx sensoriels provenant de la périphérie du corps, ce qui créerait l'impression d'avoir un membre, même si ce membre a été enlevé. La douleur de membre fantôme survient quand la matrice active est privée d'influx normaux provenant du membre et qu'elle est le siège d'une hyperactivité liée aux décharges des nerfs lésés et à la disparition de l'inhibition. (...)

Extraits

[...] Cependant on reconnaît, bien sûr, que quelques changements sont possibles même dans le cerveau adulte, autrement on ne pourrait pas expliquer les phénomènes comme la mémoire et l'apprentissage. Pendant les quatre dernières décennies, l'utilisation des microélectrodes a complètement transformé notre compréhension du fonctionnement du cerveau et a abouti à deux nouvelles perspectives majeures: tout d'abord le concept de domaine réceptif, qui est un ensemble de récepteurs faisant passer l'information de la surface sensitive à des neurones dans le cerveau (la région somatosensitive (zone du cortex cérébral qui reçoit les impressions sensitives du corps) qui a surtout été étudié par Mountcastle ; puis en découlent les cartes de topographie corticales. [...]

[...] Les phénomènes, dans notre cas l'amputation d'un membre, peuvent êtres plus ou moins importants. L'environnement conditionne donc la mise en place de l'architecture du système nerveux grâce à de nouvelles connexions qui se forment avec un grand nombre de stimulations alors que régressent celles qui ne sont pas sollicitées Bibliographie Sites : www.cnrs.fr(11/09) http://cat.inist.fr(11/09) www.techno-science.net (18/09) http://www.algerie-dz.com/rubrique6.html (18/09) http://www.mohamadkhalil.net (25/09) http://www.mohamadkhalil.net/PDFASPs/ch6-feedforward.pdf (25/09) http://dcalin.fr/publications/neurones.html (23/10) http://fr.wikipedia.org/wiki/Sigmo%C3%AFde_(math%C3%A9matiques) (23/10) http://www.becoz.org/these/memoirehtml/ch06s04.html (23/10) http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9seau_de_neurones_artificiel (13/11) http://www.infovisual.info/03/041_fr.html (13/11) http://fr.answers.yahoo.com/question/index?qid=20071021082614AANx5ps (27/11) http://le-cercle-psy.scienceshumaines.com/impressionarticle/24563 (20/12) http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/13/47/11/PDF/These_Lefebvre.pdf (20/12) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC47787/pdf/pnas01529-0011.pdf (20/12) http://www.neurones.espci.fr/Theses_PS/Stoppiglia_H/chap3.pdf (20/12) http://www.inrp.fr/Acces/biotic/neuro/plasticite/html/points.htm (20/12) http://museclio.over-blog.com/article-23823452.html (20/12) http://books.google.com/books?id=egQPpf (20/12) Livres : livre de SVT : 1ère S Nouveau programme aux éditions HATIER 2001, Unité 3 de la page 131 à 187 Réseaux de neurones Méthodologie et applications, 2ème édition Eyrolles 424 pages Alan Longstaff, Patricia Revest Neurobiologie moléculaire 2000 aux éditions Dunod 288 pages La vision, mission du cerveau Guy Orban 2006-2007 Les réseaux neuromimétiques Jean-François Jodouin 1994 Cybernétique des réseaux neuronaux Alain Faure 1998 membres fantômes Catherine Lemaire 1998 neuroplasticité, Enseigner de nouveaux savoirs ou un nouveau regard ? [...]

[...] Inspiré du système visuel, son réseau était linéaire et monocouche. Ce réseau simple se nomme le perceptron. Il comporte des neurones d'une couche d'entrée, d'autres d'une couche intermédiaire d'assimilation et enfin un neurone d'une couche de sortie. Cependant, ce réseau a des limites qui ont été démontrées par Papert et Minsky en 1969. Plus tard, d'autres modèles plus avancés furent établis. Ces modèles étaient les perceptrons multicouches (PMC). Ces améliorations comprennent une ou plusieurs couches cachées supplémentaires. [...]

[...] Des stimulations d'autres parties du corps n'entraînaient pas de sensations au niveau du membre fantôme. La plasticité cérébrale a enfin été observée au niveau des synapses, les poids de connections entre neurones. Dès les années 1950, le célèbre neuropsychiatre Donald Hebb avait montré que l'apprentissage chez le rat se traduit par un renforcement des liaisons synaptiques entre les neurones. Et plus un circuit est utilisé, plus il se renforce. Inversement, moins un réseau synaptique est sollicité, plus il s'affaiblit. Les expériences de D. [...]

[...] Les douleurs mémorisées avant et pendant l'amputation peuvent être de puissants déclencheurs de douleur de membre fantôme. Des stimulations douloureuses prolongées peuvent entraîner des changements à long terme qui se manifestent comme une mémoire corticale de la douleur. Pour conclure, il faut distinguer plusieurs types de plasticité : - la plasticité neuronale (ou dans ce cas la neurogenèse), intense pendant la phase de la formation du cerveau, et très limitée par la suite - la plasticité synaptique, liée à l'apprentissage continu tout au long de la vie - la plasticité des aires cérébrales, extrêmement limitée : liée à la colonisation de certaines zones du cerveau devenues inoccupées chez les personnes ayant subi une amputation Modélisation Mise en place du modèle : On réalise deux schémas montrant l'évolution des synapses après une amputation : Schéma 1 : avant amputation Excitateur Inhibiteur Synapse forte Synapse faible 19 Schéma 2 : après amputation Excitateur Inhibiteur Synapse forte Synapse faible Synapse inactive 20 On veut modéliser l'évolution des poids des connexions synaptiques en fonction du nombre de stimulations par unité de temps. [...]