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3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les.

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2 3. Organisation anatomique du cortex cérébral du primate a.Les voies visuelles dorsale et ventrale b.Subdivisions c.Les connexions pariéto-frontales d.Les boucles cortico-sous corticales –Ganglions de la base –Cervelet

3 Les voies visuelles Lobe pariétal Lobe frontal DLPf PMd PMv M1 SPL IPL V1 Lobe occipital Lobe temporal VLPf Voie dorsale : vision pour laction Voie ventrale : vision pour la perception

4 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 PMd F2 PMv(F4/F5)

5 Spécificité des connexions pariéto-frontales Les connexions pariéto-frontales

6 Neuroanatomie PMdr PMdc PMvr MIP LIP 7a 7b VIP AIP M1 PMvc transport saisie

7 Le système fronto-striatal GPe GPi Putamen n. caudé SNc SNr n. subthal. Thalamus

8 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 louverture et fermeture de la pince

9 Psychophysique Les canaux sont-ils indépendants ? Changement de position affecte la saisie Conclusion, les canaux intéragissent

10 PMdr PMdc PMvr MIP LIP 7a 7b VIP AIP M1M1 PMvc neurophysiologie

11 Rizzolatti et al. (voir Jeannerod et al. 1995) Codage de la saisie: Exemple de neurone du prémoteur ventral

12 Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995) Codage de la saisie: exemple de neurone de laire AIP lumièreobscuritéfixation

13 Mouvement dans la même direction par rapport à lépaule Codage de la direction du mouvement: Exemple de potocole expérimental

14 Codage de la direction du mouvement: Exemple de neurone du prémoteur dorsal

15 Préférence directionnelle dune cellule de M1 Cellule directionnelle enregistrée dans M1 (Georgopoulos, 1982)

16 Courbe daccord dune cellule de M1 Courbe daccord et préférence directionnelle dune cellule de M1 (Georgopoulos, 1982).

17 5. De voir à agir: le problème de la dissociation des processus neuronaux Un geste simple, des processus neuronaux complexes: Attention Motivation Mémoire Traitement sensoriel Codage du movement - Quels paramètres? … Problème de la dissociation

18 Que codent les neurones? Corréler lactivité neuronale avec un (des) événement(s) particulier(s) NeurophysiologieNeuroimagerie

19 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)

20 Sakata et al. (voir Jeannerod et al. 1995) Dissociation des réponses sensorielle et motrice Exemple: neurones de laire AIP Commentaires: A.Le neurone répond à la vue du stimulus et sa manipulation dans les conditions de lumière et dobscurité, 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

21 Relation entre activité préparatoire et direction du mouvement Lactivité du neurone change avec la direction du mouvement, mais est-ce tout?

22 Découplage spatial entre stimulus et action -1

23 Découplage spatial entre stimulus et action: Exemple de neurone du cortex PMd

24 Dissocier le sensoriel du moteur: autres protocoles

25 Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ? Protocole

26 Neurone codant plusieurs paramètres du mouvement: dans quel ordre ? Protocole

27 Les réseaux corticaux de lattention IRM fonctionnelle chez lhomme

28 A/MPréparation Attention vs. intention

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30 Dissocier lattention du codage sensoriel et moteur Attention (SAM) Delay attention/memory Instruction (MIC) ExecutionDelay preparation

31 Traitement sensoriel vs. moteur même stimulus, actions différentes

32 Different stimuli, une même action Traitement sensoriel vs. moteur

33 Exemples de neurones Center of gaze SAMMICGO Imp./s SAM MICGO 1 s Selective attention Motor preparation

34 Exemple de propriétés complexes + + SAM MIC

35 Différences entre structures cérébrales % neurones Attention/mémoireMoteur

36 Neurones codant les associations stimulus-réponse 35 SAMMICGOSAMMICGO Codage du stimulus Codage du Movement (sp/s)

37 RostralInterm. Caudal % neurones A = P P > A A > P Subdivisions rostrale et caudale de PMd chez le singe PMdr M1 Pf PMdc

38 Rostral versus caudal divisions of PMd in humans SAM 0.25 sec MP task MIC Delay 0.25 sec ITI 0.7 sec sec Control Task SAM 0.5 sec ITI sec SAMP task 4, 8, or 12 SAM stimuli MIC 1.5 sec Delay sec Contro l OnOff Task & Control SAM 0.5 sec Delay sec Task Time

39 SAMPMPPSAMP * MPP VAC 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

40 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 SMA / cis A?

41 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 lhandicap en général, et moteur en particulier (voir diapo suivante) Relation entre gène et fonctions cognitives

42 Brain–machine interfaces to restore motor function and probe neural circuits - Miguel A. L. Nicolelis

43 Interface cerveau - machine : un espoir pour lhandicap moteur

44 Comment les émotions modulent la perception et laction?

45 Remarques finales Sur lattention : rôle du préfrontal, différents types dattention 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


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