Introduction la Neuropsychologie 2005 2006

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Introduction à la Neuropsychologie2005 - 2006
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Lecture conseillée Laurent Cohen, Lhomme
thermomètre,Paris Odile Jacob, 2004
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Neuropsychologie cognitive et neuropsychologie
clinique

• Objet de la neuropsychologie clinique
• identifier, comprendre et traiter les déficits
  psychologiques présentés par les patients qui
  souffrent de désordres neurologiques (en
  particulier les déficits provoqués par lésion
  cérébrale).
• Deux volets (1) diagnostic (2) intervention
  thérapeutique et rééducation.

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Objet de la neuropsychologie cognitive

• la compréhension des processus cognitifs normaux
  en relation avec la structure cérébrale
• La pathologie est une source d'information riche
  et importante
• l'une des meilleures manières d'étudier la
  structure et le fonctionnement normal du système
  cognitif est d'analyser ce qui se passe quand
  certaines de ses composantes sont perturbées ou
  détruites

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• La neuropsychologie cognitive fait partie des
  neurosciences cognitives qui étudient comment le
  cerveau (système physique dont lactivité résulte
  de réactions électrochimiques) est organisé,
• comment cette organisation permet le traitement
  de linformation, de manière plus générale
  comment elle permet lactivité mentale,
• et comment ce traitement dinformation conduit au
  comportement

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Relations entre le cerveau et le système mental
( mind-body problem )

• Dualisme psychophysique parallèles ou
  synchrones lun influence lautre
  interactionnisme (Descartes, Eccles et Popper)
• Monisme psychophysique
• tout est mental (Berkeley, Hegel)
• le mental nexiste pas ou ne peut pas être
  étudié (Watson, Quine)
• manifestations dune entité unique (Spinoza, W.
  James, B. Russell)
• le psychisme est un produit du cerveau
• a. Matérialisme réductionniste
• b. Matérialisme émergentiste

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Relations de causalité entre les niveaux
dorganisation et les formes dactivité du
cerveau/psychisme

• Niveaux dorganisation Formes
  dactivité du cerveau/psychisme
• Organisation fonctionnelle Traitement de
  (cognitive) linformation
• Organisation cérébrale Activité
  éléctrochimique

Flèche en pointillé relation de causalité qui
concerne la phylogénèse
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Depuis Descartes (3 siècles et demi)

• Différenciation des fonctions périphériques
• Lactivité électrique dans le système nerveux
  progresse dans un seul sens distinction
  anatomique et fonctionnelle entre nerfs
  sensoriels et nerfs moteurs gt la nature de la
  sensation et le mouvement particulier effectué
  dépendent de la localisation dans le cerveau ou
  aboutit ou doù part le nerf
• Différenciation des fonctions mentales ou
  cognitives
• La philosophie des facultés (Th. Reid) et la
  phrénologie de F.J. Gall gt le débat entre
   localisationnistes  et holistiques
  (léquipotentialité)

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Depuis 50 ans1. Les études de séries et de
groupes de patients tels les  split brain 2.
Les études du phénomène de latéralité chez le
sujet normal3. Les études de cas uniques4.
Les études expérimentales associées à des
méthodes  neuroscientifiques 
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Etude de séries mise en évidence de différences
inter-hémisphériques et intra-hémisphériques au
moyen de la comparaison de groupes différant par
le lobe (ou une autre grande région cérébrale)
lésé

• Études sur des sujets  split-brain  ou
  commissurotomisés
• principes sur lesquelles se fonde linférence
  dune asymétrie inter-hémisphérique (projection
  et contrôle controlatéraux)

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Effets de latéralité

• Les effets dhémichamp visuel
• Les effets de latéralité auditive effets
  doreille versus dorigine spatiale
• Les modèles explicatifs des effets de latéralité
  modèle anatomo-physiologique et modèle
  attentionnel (y compris le modèle de balance
  inter-hémisphérique - M. Kinsbourne - dans la
  distribution spatiale de lattention)
• Lutilisation des effets de latéralité dans
  létude des capacités perceptives et la notion de
  modes de traitement

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Idées sous-jacentes à létude de cas
uniquesIdée de modularitéMarshall (1984)
"La neuropsychologie - le nom couramment à la
mode pour la phrénologie - a adopté de manière
non ambiguë le principe de la modularité"
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En effet, on peut observer par exemple - des
aphasies isolées, simultanément avec une
intelligence non- verbale, des habiletés
visuo-spatiales et des fonctions
d'apprentissage non verbal bien préservées

• des agnosies visuelles sévères chez des patients
  sans perte sensorielle et sans détérioration
  intellectuelle, et qui peuvent faire des copies
  excellentes de dessins géométriques complexes ou
  de scènes présentées devant eux
• des cas de perturbations sévères de l'orientation
  spatiale et de la topologie alors que les
  habiletés linguistiques sont préservées, et
  quils gardent une bonne intelligence verbale et
  une perception normale de figures
• des patients dont les habiletés de calcul
  arithmétique sont très perturbées alors que la
  mémoire et le langage sont normaux.

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Marshall conclut de la manière suivante Gall a
pu mettre ses organes dans les mauvaises places,
mais il a spécifié les "bons" organes (langage,
forme, localisation, mélodie, nombre).

• Gross (1985) il y a beaucoup d'exemples de
  lésions cérébrales ayant un effet spécifique sur
  une faculté verticale, mais il n'y a pas
  d'indication qu'une lésion cérébrale (ou drogue,
  ou stimulation cérébrale) affecte sélectivement
  et globalement une faculté horizontale telle que
  la mémoire, l'attention, la perception ou la
  volonté.
• Exemple la mémoire.
• Même des lésions dans la région de l'hippocampe,
  qui ont un effet massif sur beaucoup de types de
  mémoire, laissent la mémoire des habiletés
  motrices intacte. Les lésions de l'amygdale
  affectent surtout la mémoire des objets mais pas
  la mémoire spatiale, topologique. Les lésions
  temporales inférieures affectent les mémoires
  visuelles, mais pas la mémoire dans d'autres
  modalités.

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Idée de "systèmes fonctionnels" (Luria) - au sens
de processus qui impliquent la participation
intégrée d'un certain nombre de tissus et organes
(comme la fonction de la digestion, de la
circulation et de la respiration)

• Geschwind (1967)  Wernicke était l'un des
  premiers à voir clairement l'importance des
  connexions entre différentes parties du cerveau
  dans la construction des activités complexes.
• Il a rejeté les deux approches du système nerveux
  qui encore aujourd'hui sont souvent présentées
  comme les seules possibles.
• D'une part, il s'est opposé à la théorie de
  l'équipotentialité du cerveau de l'autre il a
  rejeté le point de vue phrénologique qui
  considérait le cerveau comme une mosaïque
  d'innombrables centres distincts.
• Il a affirmé que les activités complexes sont
  apprises au moyen des connections entre un petit
  nombre de régions fonctionnelles qui s'occupent
  des activités sensorielles et motrices
  primaires. 

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Principe de base la désorganisation du système
fonctionnel à la suite d'une lésion cérébrale
entretient une certaine relation avec
l'organisation normale de cette fonction

• De ce principe résultent trois postulats de
  transparence, duniversalité minimale, et de
   soustractivité 

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Postulat de transparence les comportements du
sujet cérébro-lésé vont pouvoir nous informer,
moyennant des précautions d'interprétation, à la
fois sur le fonctionnement du système lésé et sur
celui du système normal
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Postulat d'universalité minimale il y a des
organisations communes à tous les individus et
par conséquent les inférences réalisées à partir
de patients particuliers ont une portée générale

• Il faut néanmoins préciser quelles organisations
  et quels types de fonctionnement sont universels,
  car les systèmes de croyances, notamment, mais
  pas seulement eux, peuvent varier suivant
  l'expérience individuelle et les facteurs
  socioculturels

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Postulat de  soustractivité  sa formulation
peut se séparer en une version radicale et une
version nuancéeVersion radicale un
comportement pathologique est le produit du
système normal moins le composant endommagé
Cette version ne tient pas compte de la
réorganisation éventuelle du système suite à la
lésion ni de l'émergence d'opérations
compensatoires (par exemple, les opérations
utilisées par le patient qui fait une lecture
lettre par lettre)

• Version nuancée le cerveau adulte n'est plus
  capable de développer des structures nouvelles
  pour pallier à la perte des structures
  endommagées, mais seulement des stratégies
  nouvelles qui utilisent les structures
  pré-existantes

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Peut-on inférer les mécanismes normaux des
fonctions cérébrales à partir des effets
comportementaux d'une lésion?Les inférences
qu'on peut faire sont loin d'être directes. Une
lésion à un endroit peut provoquer des effets qui
ne sont pas spécifiques des fonctions ou des
processus normalement réalisés par le tissu
neural atteint.

• Le comportement anormal suite à une lésion peut
  refléter soit le fonctionnement anormal du tissu
  atteint soit le fonctionnement du tissu restant.
  Celui-ci peut réagir négativement ou au contraire
  compenser la perte de la fonction, et par
  conséquent il peut accroître ou au contraire
  minimiser le déficit comportemental.
• 2. Une lésion peut produire des modifications
  en interrompant des connexions et en libérant
  d'autres aires de la facilitation ou de
  l'inhibition que l'aire atteinte exerçait sur
  elles.

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Exemple Si une lésion interfère avec l'écriture,
cela ne signifie pas nécessairement que l'aire
atteinte constitue le "centre" de l'écriture.
L'écriture est une activité complexe qui exige
beaucoup de processus et beaucoup de fonctions
le contrôle sensoriel et moteur sur le membre qui
écrit la fonction linguistique un degré
important d'attention, etc.

• Quand une personne écrit, les aires du langage et
  les aires motrices doivent être coordonnées. Les
  lésions qui les déconnectent produisent de
  l'agraphie même s'il n'y a pas de déficit
  linguistique ni moteur.
• Ainsi, une lésion dans le corps calleux peut
  déterminer une agraphie de la main gauche, en
  déconnectant les aires du langage de l'hémisphère
  gauche de l'aire motrice de l'hémisphère droit.

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Principe de double dissociation (Teuber,
1955) Pour démontrer la spécificité du
déficit de discrimination visuelle il ne suffit
pas de montrer que la discrimination dans une
autre modalité, par exemple la somesthésie,
n'est pas affectée.

• Une simple dissociation pourrait indiquer
  simplement que la discrimination visuelle est
  plus vulnérable aux lésions temporales que la
  discrimination tactile. Ce serait le cas d'une
  hiérarchie de fonctions plutôt que d'une
  localisation séparée.
• Ce qui est nécessaire pour une preuve concluante
  c'est la 'double dissociation', c'est-à-dire
  l'observation que la discrimination tactile peut
  être perturbée par une autre lésion sans perte
  dans des tâches visuelles et à un degré de
  sévérité comparable. 

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Teuber (1959) "la double dissociation exige
que le symptôme A apparaisse lors de lésions dans
une structure mais non dans une autre, et que le
symptôme B apparaisse lors de lésions dans la
dernière structure mais non dans la première.
Chaque fois qu'une telle dissociation manque, la
spécificité des effets des lésions n'a pas été
démontrée. 

• De manière générale la double dissociation entre
  tâches exige qu'une certaine variable affecte la
  tâche 1 mais pas (ou significativement moins) la
  2, alors qu'une autre variable produit les
  résultats inverses.

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Une double dissociation peut être comparée,
mathématiquement, à une interaction croisée dans
une analyse de la variance. On ne peut donc pas
la faire disparaître, mais seulement modifier son
allure, en manipulant l'échelle de l'ordonnée
(c'est-à-dire, de la performance), alors que de
telles manipulations peuvent conduire à faire
disparaître une interaction simple.

• En outre, l'interaction simple pourrait dans
  certains cas être due à un artefact du type effet
  plancher ou effet plafond.

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Luria a introduit le principe de la dissociation
dans l'analyse des syndromes ou constellations de
symptômes "En présence d'une lésion locale qui
cause directement la perte d'un certain facteur,
tous les systèmes fonctionnels qui incluent ce
facteur en souffrent, tandis que, en même temps,
tous les systèmes fonctionnels qui n'incluent pas
le facteur perturbé sont préservés. 
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Par exemple

• Une atteinte dans la région temporale gauche
  provoque une perturbation de l'analyse des
  phonèmes et de toute fonction qui exige cette
  analyse (répéter ce qu'un autre a dit, écrire
  sous dictée), mais non des fonctions qui
  n'exigent pas une telle analyse, comme la
  perception spatiale (de relations spatiales entre
  objets).
• Réciproquement, une atteinte pariéto-occipitale
  épargne toutes les fonctions qui dépendent de
  l'analyse phonémique mais perturbe toutes celles
  qui dépendent du traitement des données spatiales.

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Discours / mot oral
Texte / mot écrit
Analyse visuelle/orthographique
Analyse auditive/phonologique
Conversion grapho- phonologique (contrôlée et
séquentielle)
Système sémantique
Lexique phonologique de sortie
Lexique orthographique de sortie
Conversion phono-graphique
 Buffer  des unités phonologiques
 Buffer  des unités graphémiques
Articulation
Réalisation graphique
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Techniques dimagerie PET Scan (Tomographie
par Émission de Positrons TEP)Technique qui
permet d'obtenir par computation une vue analogue
à une coupe dans le cerveau

• La production d'une impulsion électrique dans le
  cerveau coûte de l'énergie et pour produire de
  l'énergie il faut consommer quelque chose
• Cela entraîne par conséquent une consommation
  accrue de glucose. Cette consommation de glucose
  constitue le plus important des processus
  métaboliques fournisseurs d'énergie

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Les isotopes employés - par exemple le fluor 18 -
émettent des particules chargées positivement ou
positrons qui, une fois émises, se propagent sur
des distances de quelques millimètres,
rencontrent un électron négatif et à ce moment
explosent en deux grains de lumière, deux
photons, qui partent en directions diamétralement
opposées (180)

• La caméra employée détecte des deux photons
  simultanément grâce à une multitude de cellules
  photosensibles qui enveloppent le crâne du sujet.
  Un ordinateur branché sur la caméra effectue les
  calculs de triangulation requis pour localiser le
  point démission des deux photons. Et il présente
  le résultat sur un écran de télévision, sous la
  forme d'une image à deux dimensions.
• Les régions les plus riches en isotopes
  apparaissent colorées en rouge sur les tranches
  successives du cerveau (images tomographiques).
  Ce sont les régions les plus actives
  électriquement. La caméra à positrons permet de
  visualiser l'état d'activité des neurones à
  l'intérieur du crâne.

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(No Transcript)
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On utilise une molécule voisine du glucose qu'on
injecte par voie intraveineuse, le désoxyglucose
qui, à la différence du glucose, n'est pas brûlé
par la respiration, et s'accumule à l'intérieur
du neurone.

• En principe, le désoxyglucose permet de suivre
  l'activité d'un seul neurone.
• Marqué au fluor 18 (émetteur de positrons), il
  est transporté dans les neurones par le même
  système de transport que le glucose et il est
  examiné avec la caméra à positrons.
• Malheureusement, le positron parcourt quelques
  millimètres avant de produire les deux photons
  la résolution est donc encore faible (1 cm2)
  profondeur de 10 à 15 mm dans un plan de 7 à 10
  mm.

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Avec les stimulations visuelles simples, les taux
métaboliques de glucose augmentent dans le cortex
visuel primaire, cette augmentation dépendant de
l'intensité du stimulus.

• Si on présente une scène complexe, on observe une
  augmentation très importante qui s'étend sur le
  cortex d'association visuelle (Phelps, Kull et
  Mazziotta, 1981).
• Un bruit non spécifique entraîne une augmentation
  bilatérale égale des régions temporales.
• Par contre, pour une stimulation verbale, on
  observe que l'augmentation est très forte à
  gauche.

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L'écoute d'accords de composition harmonique
différente (test de timbre) entraîne activation
prédominante de l'hémisphère droit.

• Dans un autre test d'écoute de stimuli musicaux,
  on a observé chez des sujets naïfs,
  non-musiciens, une augmentation dans l'hémisphère
  droit, tandis qu'une augmentation dans
  l'hémisphère gauche apparaissait chez des sujets
  musiciens (Mazziotta, Phelps, Carson et Kuhl,
  1982).
• Enfin, lorsque le sujet a les oreilles bouchées
  et les yeux bandés, l'activité diminue, et en
  situation de privation sensorielle complète, les
  taux sont les plus bas, avec une asymétrie,
  l'activité étant plus marquée à gauche (Mazziotta
  et coll., 1982).

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Autres utilisationsEtude de la dépression
majeure (troubles des contenus de la pensée, du
sommeil, de l'appétit et de l'activité
psychomotrice). Drevets et al. (1992) ont
constaté, par rapport à des sujets contrôle, une
augmentation du flux sanguin dans le cortex
préfrontal gauche (en phase symptomatique) et
dans l'amygdale gauche (dans les deux phases,
symptomatique et asymptomatique) et une
diminution du flux dans le cortex temporal droit
et dans le cortex pariéto-temporal.

• (Chez les schizophrènes, on constate en revanche
  une hypoactivité dans les zones antérieures du
  cerveau)
• Ces phénomènes reflètent un traitement moins
  important des événements extérieurs. Sont
  observés à la fois chez des dépressifs, en cas de
  tristesse induite expérimentalement chez des
  sujets normaux, et en situation de génération de
  verbes à partir d'un substantif

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Chaque région participe de plusieurs systèmes
fonctionnels.

• En cas de contribution multiple il faut dissocier
  les différents systèmes en déterminant les
  régions qui relèvent de l'un de ces systèmes mais
  pas des autres.
• Ainsi, la génération de verbes est accompagnée
  d'activation dans le cortex préfrontal
  dorsolatéral gauche, mais les autres situations
  (dépression majeure et tristesse induite) ne le
  sont pas, alors que celles-ci, mais pas la
  première, sont associées à une activation de la
  région frontale orbitale moyenne.

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Différenciation entre la dépression majeure et la
tristesse induite seule la dépression majeure
entraîne une activation importante de l'amygdale
(corrélée avec la sévérité du trouble), la
tristesse et la génération de verbes entraînant
plutôt une hypoactivité.

• Pendant le traitement par antidépresseurs, on
  constate une corrélation entre l'amélioration des
  symptômes dépressifs et la diminution du flux
  dans l'amygdale.
• Il semble que le l'amygdale intervienne de
  manière spécifique dans l'attribution de
  significations affectives aux stimuli, au départ
  à travers la formation d'associations entre
  ceux-ci et les renforcements positifs et
  négatifs.
• Dans le cas de la dépression, des labels négatifs
  seraient associés à tous les stimuli, autrement
  dit jamais des labels positifs ne leur seraient
  associés provoquant ainsi une anhedonie.

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Activation suscitée par des tâches de  fluence 
verbale (soit des noms de métier, soit des noms
commençant par une certaine lettre)

• Frith et al. (1991) ont constaté, chez des sujets
  normaux, un flux plus important dans le cortex
  préfrontal dorsolatéral gauche et dans le gyrus
  frontal moyen mais aussi un flux plus faible dans
  le gyrus temporal gauche.
• gt Il pourrait y avoir une inhibition réciproque
  intra-hémisphérique entre ces aires.
• Le lexique et les associations sémantiques étant
  probablement représentés dans les gyri temporaux,
  ces aires devraient être inhibées afin de
  permettre que la tâche de fluence soit réalisée
  sans interférence
• gt l'intérêt potentiel de la TEP pour le testing
  d'hypothèses fonctionnelles

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Méthode de soustraction consiste à comparer
l'activation différentielle entre deux tâches,
l'une étant supposée comporter quelque chose de
plus que l'autre.
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Prudence dans l'interprétation des résultats,
car l'analyse des tâches peut être insuffisante.

• Zatorre et al. (1992) paires de syllabes
  auxquelles le sujet devait répondre, dans une
  condition en alternant la main de réponse quelle
  que soit la relation entre les syllabes, et dans
  une autre condition en fonction du fait que les
  syllabes partageaient ou non la même consonne
  finale.
• Activation différentielle, surtout dans une
  partie de l'aire de Broca. Les auteurs en ont
  conclu que cette région est impliquée dans la
  perception phonétique.
• Cependant, la dernière tâche va au-delà de la
  perception phonétique et comporte une analyse
  métaphonologique des syllabes. Une tâche
  intermédiaire de jugement même-différent des
  syllabes aurait dû étre utilisée.
• L'utilisation correcte de la méthode de
  soustraction implique aussi de pouvoir localiser
  les aires activées en les reportant à des images
  de IRM obtenues chez le même sujet.

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Méthode de soustraction fondée sur un postulat
dinsertion pure, à savoir que linsertion dune
composante naffecte en rien linsertion des
autres composantes.

• Il faut vérifier si le modèle cognitive de
  référence considère explicitement lindépendance
  des composantes ou si, en revanche, il admet une
  interaction entre les composantes génératrice
  dune nouvelle, laquelle pourrait se manifester
  par lactivation supplémentaire dune autre
  région cérébrale.
• Par ex., linteraction entre la récupération de
  la phonologie du nom dun objet et sa
  reconnaissance visuelle peut entraîner une
  activation spécifique du cortex temporal
  inférieur gauche, qui nest pas observée lorsque
  la récupération phonologique ne se fait pas dans
  le cadre dune reconnaissance visuelle.
• Dautres méthodes sont nécessaires pour mettre en
  évidence soit les interactions soit les
  composantes réellement spécifiques.

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Méthode de conjonction (Price et Friston, 1997)
permet de révéler les composantes spécifiques et
autonomes en mettant de côté les interactions
éventuelles avec dautres composantes.

• Plusieurs soustractions en créant plusieurs
  paires de tâches, mais avec une seule différence
  commune à toutes les comparaisons
• Dans Price et Friston (1997), 4 soustractions
• Lecture à voix haute vs. prononciation dun mot
  pré-specifié stimuli séquence de faux
  caractères (diff orthographe, sémantique,
  décodage et récupération de la phonologie).
• 2. Dénomination de lettres vs. prononciation dun
  mot pré-specifié stimulus un seul faux
  caractère (diff orthographe et récupération de
  la phonologie).
• 3. Dénomination dobjets vs. dire oui aux mêmes
  objets (diff récupération de la phonologie)
• 4. Dénomination de couleurs vs. dire oui aux
  mêmes couleurs (diff récupération de la
  phonologie).

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Dans chacune de ces paires il peut y avoir des
interactions, en particulier linteraction de la
récupération de la phonologie avec une ou des
autres composantes. Mais ces interactions ne sont
pas ce que la méthode cherche à révéler. La seule
différence commune à toutes ces paires de tâches
est la récupération de la phonologie.

• Résultats les aires activées non seulement en
  une mais en toutes les soustractions sont la base
  du lobe temporal pariétal gauche, lopercule
  frontal gauche et la ligne médiane du cervelet.
• Conforme aux résultats des études sur les effets
  des lésions, qui ont montré quune lésion dune
  quelconque de ces aires affecte la dénomination
  (Mesulam, 1990).
• Des questions demeurent. Par ex., la récupération
  de la phonologie peut ne pas être le même
  processus à partir du dessin dun objet ou dune
  couleur et à partir dun mot écrit ou dune
  lettre.
• Dans le cas de la lecture, la récupération de la
  phonologie est probablement un processus bien
  plus automatique que dans le cas de la
  dénomination dobjets ou de couleurs.

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Le système cognitif nest pas une simple réunion
de processus autonomes. La seule démonstration de
lexistence dun composant autonome laisse dans
lombre des aspects essentiels du fonctionnement
cognitif.

• Paradigme de covariance on part du postulat que
  la tâche examinée est réalisée par un réseau de
  régions cérébrales qui interagissent via leurs
  connexions.
• Les corrélations observées peuvent refléter une
  connectivité fonctionnelle. Cependant, elles
  peuvent aussi résulter du fait que deux régions
  reçoivent de linformation dune source commune.
• Il y a donc un problème dinterprétation pour
  lequel on cherche une solution au moyen de
  lapplication aux données de modèles
  fonctionnels on spécifie les coefficients des
  corrélations entre régions, et on cherche le
  modèle qui sajuste le mieux à ces données.