Principes d Organisation des Fonctions Cognitives dans le Cortex Cérébral Humain

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1 Principes d Organisation des Fonctions Cognitives dans le Cortex Cérébral Humain Etienne Koechlin Inserm U742, Université Pierre et Marie Curie, Ecole Normale Supérieure, Paris.

2 Principes anatomo-fonctionnels fondamentaux Organisation du cortex cérébral: emboitée multi-niveaux Hémisphère: architecture d aires corticales Aire corticale: carte de macro-colonnes de neurones» Opérateur de traitement de l information Macro-colonne: ensemble de colonnes corticales ( neurones, d= 500 µm)» Entité de codage fonctionnel Colonne corticale: groupe de circuits neuronaux micro-canoniques (100 neurones, d=30 µm) Circuit microcanonique» Entité informationelle de base» Différentiation des connections cortico-corticale/sous-corticales définissant l architecture corticale

3 Principes anatomo-fonctionnels fondamentaux Homologie fonctionnelle droite/gauche Différentiation droite/gauche en fonction de l échantillonnage relatif des informations temporelles, spatiales ou constitutives Sujet droitier: Hémis. Gauche: hautes fréquences / local / parties Hémis. Droit: basses fréquences / global / tout Ex: phoneme/intonation Lecture syllabique/globale Piano: main gauche -> accord / main droite -> mélodie EEEE EEEE EEEE EEEE EEEE

4 Aires cérébrales

5 Cartes Macro-colonnes Colonnes

6 Codage par population (Macro-colonne) Amplification Direction stimulus Directions préférées des neurones dans la macro-colonne - 0 Direction préférée +

7 Aires corticales primaires Moteur Somesthesique Besoins, Affects (système limbique) Auditif Visuel

8 Cartes corticales des cortex visuel et auditif primaires Topographique Tonotopique

9 Voies visuelles Moteur Somesthesique Positions Auditif Vitesses Besoins, Affects (système limbique) Formes Visuel

10 ns io sit Po Système visuel Vit m For Transformation de coordonnées Positions Motrice Corps Vitesses ess es es Topologies internes Formes Personnes Animaux Objects, outils Tête Rétinienne Espace des couleurs Formes locales primitives Vitesse induite par déplacement Vitesse relative objet/fond Champ de vitesse topographique Topologie spatiale

11 Voies auditives Moteur Somesthesique Acoustique Phonologie Interface Lexical/Sémantique

12 Voies motrices FEF Sélection, séquence oculomotrice Cortex moteur Commandes motrices musculaires Cortex prémoteur Sélection des actes en fonction des stimuli sensoriels Cortex prémoteur Séquençes d actes Aire motr. suppl. Aire motrice supplémentaire Commande des séquences apprises d actes Voie sensorielle Sélection de l acte (associations S-R) Calcul commande Cortex moteur Copie efferente anticipation

13 Centres associatifs polymodaux Contrôle Attentionnel Contrôle executif Intentions Emotions Motivations Relations Patterns Procédures Concepts Identités Intégratif Sériel Conscient Adressage

14 Sérialité du contrôle Executif Impossibilité de décider de deux actions à la fois Attentionnel Priorité donnée à un flux sensoriel sur les autres S1 t1 perception S2 t2 perception T1 Sélection réponse action Sélection réponse R action R RT T1+t1-t2 ISI RT Temps Réponse Temps Réponse Nb. Items Nb. Items T1+t1-t2 ISI

15 Cerveau et mémoires Rétention d information Mémoire à court terme Mémoire à long terme Amorçage Mémoire de travail Episodique Sémantique Procédurale Conditionnement Habituation Sensibilisation Formation Stockage Reconnaissance Adressage Affectif moteur Hippocampe

16 Cerveau et langage Hémisphère gauche dominant (traitement des phonèmes auditifs et articulatoires) Aphasie motrice Blocage de la vocalisation Aphasie de conduction Répétition de la parole Aphasie de Broca Contrôle des structures hiérarchiques Aphasie de Wernicke Compréhension de la parole Démence sémantique Anomie

17 Principes fonctionnels fondamentaux MONDE INTERNE BESOINS AFFECTS CERVEAU MOTIVATION EMOTION INTENTION ATTENTION ACTION MOTRICITE PERCEPTION SENSATION MONDE EXTERNE