Langage : Modèles & Anatomie fonctionnelle

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1 Langage : Modèles & Anatomie fonctionnelle Xavier de Boissezon JM Mazaux & JC Daviet deboissezon.x@chu-toulouse.fr

2 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

3 Définitions : Langage & Aphasie Le langage est la faculté de mettre en œuvre un système de signes linguistiques (qui constituent la langue) permettant la communication et l'expression de la pensée et des sentiments. «Les aphasies désignent les désorganisations du langage pouvant intéresser aussi bien son pôle expressif que son pôle réceptif, ses aspects parlés que ses aspects écrits, et en rapport avec une atteinte des aires cérébrales spécialisées dans les fonctions linguistiques.» (R.Gil )

4 Neuropsychologie et langage : interdisciplinarité La linguistique est l'étude scientifique du langage : «Le Quoi?» Psychologie cognitive (et psycho-linguistique) : science qui étudie le fonctionnement et l organisation conceptuelle du langage : «Le Comment?» A longtemps reposé +++ sur l aphasiologie. Neuro-Psychologie (et Neuro-Psycho-Linguistique) : science qui étudie le substrat cérébral anatomique et fonctionnel du langage : «Le Où?» Bénéficie de l imagerie fonctionnelle depuis 30 ans.

5 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

6 La naissance de la neuropsychologie Franz-Joseph Gall ( ) : phrénologie Localisationistes : la bosse des maths! Mémoire verbale et lésion hémisphère gauche (Marc Dax, 1835)

7 Paul Broca : le pied de F3 Chirurgien à Bicêtre Présentation du cerveau de Tantan (Leborgne) en 1861 avec aphémie et lésion du pied de F3 Méthode anatomoclinique = double description: Anatomique : étude post-mortem Clinique : Lang.

8 Paul Broca : le pied de F3 Chirurgien à Bicêtre Présentation du cerveau de Tantan (Leborgne) en 1861 avec aphémie et lésion du pied de F3 Méthode anatomoclinique = double description: Anatomique : étude post-mortem Clinique : langage Description d autres cas pour affirmer que «l exercice de la faculté du langage articulé est subordonné à l intégrité de la moitié, peut-être même du tiers postérieur seulement de la 3 ème circonvolution frontale gauche»

9 Carl Wernicke En 1874, agé de 26 ans, il décrit 2 types d aphasie corticale : sensorielle (T1 postérieur) et motrice (F3) Il deviendra associationiste en imaginant une voie qui relie les 2 centres (situé dans l insula, responsable de l aphasie de conduction). Aphasie de conductilité afférente et efférente vers le centre auditif et depuis le centre moteur Base du travail de Lichtheim.

10 La petite maison de Lichtheim Centre de l idéation Centre des images motrices des mots TCM TCS Centre des images auditives des mots Broca Conduction Wernicke Anarthrie Surdité Verbale

11 La querelle de l aphasie Réactions philosophiques et religieuses contre le matérialisme de Broca Absence de lésion du pied de F3 chez des aphasiques : lésion pariétale inférieure (1863) Pierre Marie ( ) : Centre du langage = T1, T2, GSM et GA gauche «l aphasie est une» (aphasie de Wernicke) A de Broca = Aphasie + anarthrie Anarthrie isolé = lésion du quadrilatère (striatum, pallidum, capsule interne) «La 3 ème circonvolution frontale gauche ne joue aucun rôle spécial dans la fonction du langage» 1906 Quasi duel!!!

12 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

13 Associationnisme Alexie sans Agraphie de Déjerine (1892) : Hypothèse de la lésion des voies de connexions AVC Impliquant : Le splénium du corps calleux et la scissure calcarine gauche Vision des lettres dans le CV Gche Pas de lecture car lésion calleuse (pas de connexion avec T1G) Ecriture possible car T1 épargnée! R L

14 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

15 Le cognitivisme Courant né en 1950, en réaction au behaviorisme (observation des réponses comportementales à des stimulations sans présupposés sur le fonctionnement à l intérieur de la «boite noire») Le cognitivisme inverse les principes : D abord élaborer un modèle du traitement de l information Puis le tester en s appuyant sur des études de cas uniques But = modéliser les processus mentaux et construire une architecture fonctionnelle décrivant le traitement de l information Modules distincts (= les boites) Reliés par des flèches

16 Le cognitivisme 3 grands principes : De modularité de l esprit : une fonction cognitive est décomposable en sous-systèmes ayant une certaine autonomie fonctionnelle De fractionnement : une lésion peut ne concerner qu un module De transparence : performances d un patient = résultats du traitement normal amputé d un ou plusieurs modules. Recherche d associations de symptômes pour définir les modules Intérêt des patients avec une double dissociation pour affirmer l existence de modules distincts

17 Compréhension d un mot isolé Mot entendu Système auditif Jugement de paires Percept Phonémique Décision lexical Lexique phonologique d entrée Sens Système Lexicosémantique Le modèle est activé de manière séquentielle Appariement mots/images Chaque étape dépends des étapes précédentes Validation du modèle à partir de : Erreurs / temps de réaction chez les sujets sains Doubles dissociations chez des patients

18 Mot entendu Mot vu Analyse auditive Lexique phonologique d entrée Lexique phonologique de sortie Système de description structurale Système sémantique Analyse visuelle Lexique orthographique d entrée Lexique orthographique de sortie Buffer phonologique Buffer graphémique Programmation articulatoire Mot articulé Le système «mot isolé» Programmation graphique Mot écrit

19 Mot vu Ex : Ralibuto Système sémantique Ex : Oignon Analyse visuelle Lexique orthographique d entrée Lexique phonologique de sortie Buffer phonologique Ex : Anachorète Programmation articulatoire Mot articulé Lecture de «mot isolé»

20 Modèles cognitivistes Modèle adéquat pour l explication de la production ou la compréhension d un mot isolé au niveau cognitif Chaque étape peut être disséquée en sous étapes (Levelt 1999) Limites : Quid pour la production ou la compréhension d une phrase? Modèles séquentiels : trop long! Remise en question des postulats de modularité, fractionnement et transparence. Ne considère pas la récupération post-lésionnelle. Intransigeance de certains aux tentatives de rapprochement avec le niveau d explication cérébral.

21 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

22 Localisation des aires du langage à Gauche : Simple, clair et faux!

23 Wernicke éclaté en 2 voies de la compréhension??? Karl Wernicke der aphasiche symptomenkomplex (1874)

24 Voie dorsale «phonémique» Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation Traitement des sons complexes (phonèmes) : dominance gauche fréquente Coactivation avec aires frontales motrices (4) et prémotrices (6) par le faisceau arqué Gyrus supra marginal + gyrus frontal inf : mémoire de travail phonologique = buffer phonologique

25 Voie ventrale «sémantique» Enseignement National DES de Médecine Physique et de Réadaptation Aires temporales latérales et pôle temporal + Gyrus Angulaire + Gyrus Frontal Inférieur Cortex polymodal, Organisation catégorielle Stockage très bilatéral (atteinte dans la démence sémantique)

26 Le faisceau arqué en Imagerie du Tenseur de Diffusion Catani et al. 2005

27 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

28 Broca surchargé Activé dans les études de : - «production» du langage, - «phonologie» (sons complexes) - mémoire de travail verbale - contrôle / sélection de caractéristiques sémantiques - effet catégoriel spécifique pour les verbes (cf. action) - syntaxe - tâches attentionnelles : traitement de séquences, événements brefs, - tâches de représentation de l action, - perception de gestes intentionnels d autrui («mirror neurons»)

29 Aire de convergence des voies de la voix Bookheimer, Ann Rev Neuroscience, 2002

30 Anatomie du langage : vaste réseau Fronto-Temporo-Pariétal Gauche (et droit) Rouge: sémantique Bleu: phonologie Vert: syntaxe Vigneau et al., 2005, NeuroImage (730 clusters peaks)

31 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

32 Latéralisation du langage Activation très souvent bilatérales : prédominance G si complexité, Exp > Comp À l échelle d un groupe de 20 personnes Hétérogénéités majeures des activations À l échelon individuel En terme de localisation intra-hémisphérique En terme de latéralisation cérébrale du langage

33 Latéralisation & Variations inter-individuelles Degré de latéralisation : (Knetch, 2002, nature neuroscien.) Sélection de 20 sujets sains (sur 324) Pour leur dominance Linguistique progressive (ftcdoppler/génération de mot) Continuum de G à D

34 Latéralisation & Variations inter-individuelles Degré de latéralisation : (Knetch, 2002, nature neuroscien.) Continuum de 20 sujets sains. Entraînement sur une tâche de concordance mots-images rtms 1 Hz, 110% SM, 10 min Wernicke, homologue droit ou Oz TR pré et post-rtms

35 Latéralisation & Variations inter-individuelles Degré de latéralisation : (Knetch, 2002, nature neuroscien.) rtms de Wernicke dominant allonge les TR rtms de Wernicke non dominant accélère les TR Effets inverses de la rtms selon la dominance linguistique (ftcd)

36 Latéralisation & Variations inter-individuelles Corrélation entre la modulation des TR et l importance de la latéralisation du langage Implication en cas d AVC : Aphasie croisée Variabilité de la Récupération La stimulation du côté non dominant tend à accélérer les TR : Amélioration fonctionnelle paradoxale liée à une lésion focale fonctionnelle?

37 Modèles & Anatomie fonctionnelle Définition : Langage et Aphasie Un peu d histoire : L Aphasie au fil du temps : Approche localisationiste Approche associationiste Approche cognitiviste : «Le Comment?» Approche neuro(radio)logique : «Le Où?» L anatomie du Langage normal Wernicke éclaté! Broca surchargé et morcelé Individualité et plasticité Approche linguistique : «Le Quoi?»

38 Approche Neuro(radio)logique Limites Pas de Corrélation anatomo-clinique strictes: une aphasie grande variabilité de région lésées Ne tient pas compte de l interindividualité: difficultés de catégorisation de la plupart des patients Approche descriptive et non (ou peu) explicative L imagerie fonctionnelle n a pas résolu la querelle entre localisationistes et associationistes Notion de réseaux fonctionnels : plus ou moins activé selon les tâches, ayant des centres névralgiques quasi-indispensables Possibilités de réorganisation post-lésionnelle

39 Modèle linguistique Modèle de référence : les 3 articulations du langage (Lecours et Lhermitte, 1979) Organisation structurale du langage «Le langage est une entité multiarticulée et économique» (Martinet) Langue = système de communication économique Combinaison des unités de base unités + complexes Sélection d unités de base que l on intègre dans le discours de façon sérielle 4 types d unités : trait, phonème, morphème, syntagme 3 niveaux d articulation.

40 Approche linguistique Syntagme 1 ère artic. Niveau morphosyntaxique Morphème Phonème Trait Phonétiques 2 ème artic. 3 ème artic. Niveau phonémique (ou phonologique) Niveau phonétique Unités de 3ème articulation : traits phonétiques Mouvements élémentaires de l appareil bucco-phonatoire Combinaison selon des règles phonétiques phonèmes

41 Approche linguistique Syntagme Morphème Phonème Trait Phonétiques 1 ère artic. Niveau morphosyntaxique 2 ème artic. 3 ème artic. Niveau phonémique (ou phonologique) Niveau phonétique Unités de 2ème articulation : phonèmes Les + petites unités de son Liste fermée (- de 40 en français) Variable selon l accent! Rime? Agen / A jeun Sapin / Brun Combinaison selon des règles phonologiques morphème

42 Approche linguistique Syntagme Morphème Phonème Trait Phonétiques Les + petites unités dotées de sens 1 ère artic. Niveau Correspondent à : morphosyntaxique Niveau 2 ème artic. phonémique (ou phonologique) 3 ème artic. Niveau phonétique Unités de 1ère articulation : morphèmes (± monèmes) un Contenu sémantique (Signifié) une Expression phonique (Signifiant) Un mot = 1 ou plusieurs morphèmes Ex : télé / phone / ront 2 types de morphèmes : dérivationnels (lexèmes, fct lexicale) flexionnels (fct grammaticale) Regroupement des morphèmes selon les règles syntaxiques syntagmes et des phrases Ex : Son chien / Le pékinois / Il / Le roquet de la voisine aboya toute la nuit!

43 Approche linguistique de l aphasie Atteinte quantitative Débit, fluence verbale : mutisme / logorrhée Atteinte qualitative : différents niveaux du langage Trait : déviations phonétiques Phonème : paraphasies phonémiques Lexème : paraphasies, néologismes,anomie Syntaxe : agrammatisme, dyssyntaxie Discours : perturbation discursive Supra-segmental : dysprosodie, troubles de la pragmatique