Cortex cérébral et fonctions cognitives supérieures

Anatomie fonctionnelle du cortex cérébral

Selon leurs fonctions, les zones du cortex cérébral peuvent être divisées en cortex primaire (sensoriel ou moteur), cortex d’association unimodal et cortex d’association multimodal (ou d’intégration).

• Les zones primaires envoient des commandes motrices sortantes (par exemple : cortex moteur) et reçoivent des informations sensorielles entrantes (par exemple : cortex somatosensoriel, auditif et visuel).
• Les zones d'association unimodales traitent en outre les entrées sensorielles et les sorties motrices des zones primaires.
• Les zones d’association multimodales intègrent les informations provenant de différentes zones du cerveau et assurent des fonctions supérieures.

Les fonctions sont souvent localisées dans des aires corticales spécifiques aux sein des lobes du cerveau. Voici quelques exemples de fonctions et des aires d'association primaires et unimodales correspondantes :

• Mouvement : cortex moteur dans le lobe frontal
• Informations sensorielles : cortex somatosensoriel dans le lobe pariétal
• Audition : cortex auditif dans le lobe temporal
• Vision : cortex visuel dans le lobe occipital

Examinez de plus près l’anatomie du cerveau dans cette unité d’étude sur l’anatomie du système nerveux.

Cognition et langage

Les fonctions cognitives incluent la reconnaissance, le traitement et la réponse aux stimuli environnementaux, ainsi que l'initiation de réponses volontaires. Ces processus sont responsables de fonctions mentales supérieures comme la perception de soi, l'attention, la résolution de problèmes et d'autres comportements. Les aires corticales impliquées dans ces processus sont généralement les zones d'association multimodales.

Quelques exemples comprennent :

• Personnalité et planification du mouvement : cortex préfrontal dans le lobe frontal
• Conscience spatiale : zones du lobe pariétal
• Reconnaissance : zones du lobe temporal

Certaines fonctions sont latéralisées, ce qui signifie que leurs aires corticales sont situées dans l'hémisphère gauche ou droit. Par exemple, l'attention et la reconnaissance faciale ont tendance à être localisées dans l'hémisphère droit, tandis que le langage et la parole sont localisés dans l'hémisphère gauche chez la plupart des individus. Ces fonctions latéralisées sont ensuite synchronisées avec les autres fonctions du cortex grâce au corps calleux.

Le langage est l'une des fonctions mentales supérieures les plus étudiées. Deux cortex d'intégration multimodale principaux sont impliqués dans la compréhension et la production du langage.

• L’aire de Wernicke est située dans le lobe temporal, à l’intersection avec le lobe pariétal, et est responsable de la compréhension des stimuli linguistiques tels que les mots écrits ou parlés.
• L’aire de Broca est située dans le lobe frontal et est responsable de la production du langage, par exemple en choisissant l’ordre approprié des mots lorsque l’on parle ou que l’on écrit.

La perte de fonction dans l’une ou l’autre de ces zones entraîne des déficits linguistiques spécifiques tels qu’une incapacité à comprendre le langage (aphasie réceptive) ou à produire le langage (aphasie expressive).

Apprenez-en davantage sur le fonctionnement des différentes zones cérébrales avec l'unité d'étude sur les aires de Broadmann. La vidéo comprend également des notes cliniques sur l'aphasie.

Apprentissage et mémoire

Chaque fois que nous sommes exposés à de nouvelles informations ou que nous essayons d’effectuer une nouvelle tâche motrice, nous créons de nouveaux souvenirs. Ces processus d'apprentissage se produisent dans des aires d'association multimodales situées dans diverses régions du cerveau. Différents types de mémoire peuvent être définis selon le type d'informations qu'ils contiennent et leur durée de stockage.

En fonction du type d’informations qu’elles contiennent, la mémoire peuvent être divisées en :

• Mémoire déclarative (ou mémoire explicite) : éléments d'information qui peuvent être rappelés consciemment, importants pour les fonctions cognitives comme le jugement et l'évaluation ;
• Mémoire non-déclarative (ou mémoire implicite) : compétences et procédures qui sont pour la plupart inconscientes, telles que les capacités motrices nécessaires pour boire à l’aide d’une tasse .

En fonction de la durée de stockage, la mémoire peut être divisée en :

• Mémoire immédiate : quelques secondes
• Mémoire à court terme (dite “de travail”) : quelques minutes
• Mémoire à long terme : des mois ou plus

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Le transfert des souvenirs du court au long terme est appelé consolidation.

Ce processus implique probablement la formation de nouvelles connexions et des modifications de la connectivité synaptique. Un mécanisme cellulaire important est la potentialisation à long terme, où la stimulation répétée des neurones associés induit des altérations structurelles (croissance des dendrites des neurones) et chimiques (libération de plus de neurotransmetteurs) qui renforcent les connexions synaptiques.

La consolidation se produit principalement dans l’hippocampe et lobe temporal pour la mémoire déclarative, tandis que le cortex moteur, le cervelet et les ganglions de la base (noyaux gris centraux) sont plus susceptibles de contribuer à la consolidation des souvenirs non déclaratifs. Les souvenirs à long terme sont souvent stockés dans la zone la plus pertinente pour le type d'information dont il est question (par exemple : souvenirs visuels dans le lobe occipital, souvenirs moteurs dans les circuits moteurs).

Sommeil et éveil

À la fin de la journée, quand il est temps de se reposer, nous allons dormir. La raison pour laquelle nous dormons n’est pas encore tout à fait claire, mais les experts suggèrent que cela pourrait être utile pour réduire nos besoins énergétiques, pour réparer notre corps et pour les fonctions liées à la plasticité cérébrale.

Bien que le sommeil ne soit pas à proprement parler une fonction cognitive supérieure, ses rythmes influencent grandement le fonctionnement du cerveau. Par exemple, le manque de sommeil altère souvent les fonctions cognitives supérieures, notamment l'attention et la prise de décision. On pense également que certaines phases du sommeil sont importantes pour la consolidation de la mémoire.

Comme d’autres fonctions corporelles, le sommeil suit un rythme circadien, ce qui signifie que les périodes d'éveil et de sommeil s’alternent sur des cycles d’environ 24 heures. Une structure clé de nos rythmes circadiens est le noyau suprachiasmatique de l'hypothalamus, qui fonctionne comme une « horloge biologique », mesurant le passage du temps en fonction du temps nécessaire à la dégradation d’une protéine spécifique.

Les informations provenant du noyau suprachiasmatique sont intégrées aux entrées des photorécepteurs. Lorsque la quantité de lumière ambiante diminue et que le processus de production du sommeil s'enclenche, le noyau suprachiasmatique active une voie qui diminue la communication entre le thalamus et le cortex. La plupart des voies sensorielles étant relayées par le thalamus, ce processus réduit la quantité d'informations sensorielles atteignant le cortex, et donc réduit la conscience.

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