Définition de la neuroplasticité 
  La neuroplasticité - ou plasticité neuronale - peut se définir comme l’ensemble des manifestations traduisant la capacité des neurones à se modifier et se remodeler tout au long de la vie. Tous ces mécanismes contribuent à une adaptation des neurones à un environnement moléculaire, cellulaire et fonctionnel extrêmement changeant et par voie de conséquence à des modifications fonctionnelles.
 
   
 Ainsi, chaque seconde, notre cerveau se modifie en fonction des expériences affectives, psychique, cognitives que nous vivons. C’est un processus physiologique d’adaptation du système soumis à l'influence de facteurs environnementaux, génétiques ou épigénétiques.
 
   
 Mais la plasticité peut aussi être mise en œuvre lors de processus pathologiques en réponse à une lésion ou à un processus lésionnel, et comporte par nécessité une réorganisation des interactions neuronales afin de préserver au mieux les capacités fonctionnelles du système.

Les différents types de mécanismes 
 

 
 La neuroplasticité correspond à deux processus fondamentaux :
 l’un consiste à multiplier les connexions et/ou les neurones : on parle alors de neurogénèse,
 l’autre est responsable de la suppression de connexions inefficaces ou inutilisées. Ce processus, appelé “élagage synaptique”, participe pleinement à la neuroplasticité cérébrale, donc à notre capacité à apprendre et à mémoriser.
Bien que chaque neurone agisse en toute indépendance, l’apprentissage de nouvelles compétences nécessite la mise en oeuvre d’un grand nombre de neurones, activés simultanément pour traiter l’information dans le cadre de réseaux spécialisés.
 
   
 La plasticité intervenant lors de processus "post-lésionnels" est par nature plus spécifiquement dépendante de l'âge, de l'étendue des lésions mais aussi du degré de développement de la structure impliquée, ainsi que des stimulations fonctionnelles qu'elle peut recevoir, en tenant compte de la notion de période critique durant laquelle les stimulations restent opérantes.
Trois processus seraient mis en oeuvre dans le cadre des récupérations de fonction : il s'agit
 soit directement de mécanismes de réparation des circuits neuronaux,
 soit de phénomènes de substitution activant des systèmes normalement non utilisés ou sous-utilisés,
 soit encore de processus de compensation correspondant au rétablissement progressif du degré de fonctionnement "normal" de structures placées sous l'influence de la région lésée et transitoirement inactivées. 
   
 Au niveau cellulaire, les mécanismes intervenant dans les récupérations post-lésionnelles sont :
 la réorganisation des afférences par bourgeonnement axonal ("sprouting") et synaptogénèse réactionnelle,
 l’adaptation neuronale compensatoire par suractivation des afférences préservées et prolifération des récepteurs post-synaptiques par hypersensibilité de dénervation, changements phénotypiques réactionnels.

La neurogénèse 
 

 
 Contrairement aux conceptions qui prévalaient jusqu’à la fin du 20ème siècle, il est désormais clairement démontré qu’il existe une neurogenèse active tout au long de la vie chez l’homme. Cette neurogenèse a principalement été mise en évidence au niveau de l’hippocampe grâce à des molécules marquées se fixant sur les cellules en mitose. Elle consiste en la différenciation de cellules souches en neurones, conduisant à l’apparition de nouveaux neurones, alors que la neuroplasticité est un processus plus large. Elle inclut toutes les modifications biochimiques et cellulaires du cerveau qui lui permettent de s’adapter aux contraintes externes et internes, en perpétuel changement. Ainsi la neurogenèse n’est-elle que l’un des éléments de la neuroplasticité. La plasticité neuronale fait intervenir certains facteurs neurotrophiques, mais aussi des mécanismes de protection à l’encontre de facteurs neurotoxiques.

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LE  SYNDROME  D'ASPERGER

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L’informatique dans les sciences de la vie

Dans cet exposé François Rechenmann propose un rapide survol des méthodes algorithmiques utilisées au niveau de l'analyse du génome. On y découvre que l'informatique est à la fois un outil incontournable, puisque seules des méthodes algorithmiques automatiques issus de travaux sur le traitement automatique de texte peuvent analyser les masses, mais aussi que la modélisation elle-même de ces données biologique est informatique. Cet exposé introduit deux contenus, plus détaillés sur le site d')i(nterstices, relatifs aux régions codantes et à l'alignement de séquences.
Cet exposé s'est inscrit dans le cadre d'une formation INRIA proposée en juin 2009 et s'adressait aux professeurs des établissements de l'académie de Versailles proposant l'option Informatique et Objets Numériques à leurs classes de seconde pour l'année scolaire 2009-2010.

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Paris, 26 juillet 2012

Un nouveau dispositif pour écrire avec les yeux

Un nouveau dispositif permettant de dessiner et d'écrire grâce aux mouvements des yeux vient d'être mis au point par un chercheur CNRS au Centre de recherche de l'institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm). Comme s'il s'agissait d'un stylo, l'utilisateur peut tracer des lettres, des chiffres, des figures, une signature, et même réaliser des dessins avec son regard grâce à une technique très simple incluant un oculomètre(1) et un écran d'ordinateur. Cette performance se base sur une illusion visuelle qui permet aux yeux de tracer des trajectoires lisses et claires après quelques heures d'entraînement. Ce système pourrait améliorer les conditions de vie de patients atteints de paralysie des membres. Ces travaux sont publiés le 26 Juillet 2012 dans la revue Current Biology.
Les dispositifs actuels d'écriture à l'aide des mouvements oculaires permettent seulement de choisir parmi les lettres ou les mots qui s'affichent sur un écran. Ils ne laissent pas la liberté de tracer ses propres figures. Jusqu'à présent, on pensait que cela était impossible. En effet, si l'œil peut suivre très efficacement un objet qui se déplace, il n'est pas capable de réaliser des mouvements lisses et réguliers devant un arrière-plan statique. Toute tentative en ce sens se traduit par une succession de saccades assez irrégulières.

Pour obtenir de l'œil des trajectoires lisses, Jean Lorenceau, chercheur CNRS au Centre de recherche de l'institut du cerveau et de la moelle épinière (CNRS/UPMC/Inserm) a eu l'idée d'utiliser une illusion visuelle appelée reverse-phi connue depuis les années 70 mais qui n'avait jusqu'à présent aucune application. L'illusion se produit lorsque, sur un écran, s'affichent quelques centaines de disques dont la luminance(2) varie au cours du temps à une fréquence d'environ 10-15 Hertz (Hz). Lorsque son regard se déplace sur ce fond clignotant, le sujet a la nette impression que les disques se déplacent avec le mouvement des yeux. Puisque l'œil humain est capable de suivre avec précision des objets qui bougent, le déplacement illusoire des disques induit par le mouvement des yeux donne à ceux-ci une sorte d'appui mouvant leur permettant de réaliser des trajectoires régulières et non saccadées. Un oculomètre(1) enregistre les mouvements de l'œil de l'utilisateur et un logiciel très simple permet de les visualiser sur un écran. Deux à quatre sessions d'entraînement d'environ 30 minutes sont nécessaires pour parvenir à maîtriser ses mouvements oculaires de façon à tracer des lettres. Dans les tests réalisés, les sujets ont d'abord appris à percevoir le mouvement reverse-phi, puis à « s'accrocher » à ce mouvement un peu à la manière d'un surfeur qui « s'accroche » à la vague. Ensuite, les sujets ont progressivement appris à « surfer » sur cette illusion visuelle de mouvement pour piloter à volonté leurs mouvements oculaires. Grâce à ce système, une personne bien entraînée peut écrire avec ses yeux à peu près à la même vitesse qu'avec sa main. Si l'attention nécessaire pour tracer des figures peut devenir fatigante au début, l'entraînement permet de créer des automatismes qui facilitent l'écriture.

Ce dispositif pourrait donner aux personnes atteintes de paralysie des membres le moyen de personnaliser leur écriture, tracer leur propre signature, ou plus généralement, s'exprimer et communiquer de façon plus libre et créative. Le prochain pas dans ces recherches consistera à proposer à des personnes atteintes de sclérose latérale amyotrophique d'utiliser l'invention. Mais Jean Lorenceau pense que d'autres applications sont possibles pour ce système : celui-ci pourrait servir à l'entrainement de pilotes, chirurgiens, sportifs, artistes(3) et autres personnes dont les activités exigent un contrôle oculomoteur précis. Il pourrait aussi permettre de concevoir des systèmes de sécurité basés sur la reconnaissance de mouvements oculaires.

DOCUMENT             CNRS           LIEN

Notes:

(1) Un oculomètre permet d'enregistrer les mouvements oculaires en analysent les images de l'œil humain captées par une caméra pour calculer la direction du regard du sujet.
(2) La luminance est l'intensité d'une source étendue dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente de cette source dans cette même direction. Il s'agit d'une grandeur photométrique, c'est-à-dire qui dépend de la sensibilité de l'œil humain.
(3) Une collaboration est notamment en cours avec Michel Paysant, artiste contemporain qui réalise des dessins avec les yeux et dont l'objectif vise à tester les nouvelles possibilités de ce dispositif, Consulter le site web

CURIOSITY

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