L’incessant dynamisme du cerveau adulte

Grâce à des observations menées sur plusieurs mois, des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS ont pu suivre en direct, sur un modèle animal, la formation et l’évolution des nouveaux neurones naissant au sein du bulbe olfactif, dans le cerveau adulte. De manière inattendue, ils ont pu mettre en évidence une plasticité permanente des connexions que ces néo-neurones établissent avec les circuits qu’ils intègrent.  Un dynamisme neuronal qui, pour les chercheurs, permet le traitement optimal de l’information sensorielle par le bulbe olfactif. Ces travaux sont publiés dans la revue Neuron le 30 juin 2016.

 

Communiqué de presse
Paris, le 30 juin 2016
 

un néo-neurone activé par la lumière. © Institut Pasteur/PM Lledo

Bien que la plupart des neurones soient générés au cours du développement embryonnaire, certaines régions du cerveau, comme le bulbe olfactif chez le rongeur, ou l’hippocampe chez l’humain, ont la capacité, à l’âge adulte, de renouveler continuellement leurs neurones. Si l’existence de ces néo-neurones adultes est désormais établie depuis une quinzaine d’années, leur fonction demeure, elle, encore inexpliquée, principalement en raison de leur inaccessibilité chez les animaux vivants.

 

Dans un article publié dans la revue Neuron, les chercheurs de l’unité[1] dirigée à l’Institut Pasteur par Pierre-Marie Lledo, chercheur CNRS, apportent une nouvelle preuve du caractère hautement dynamique des modifications observées au niveau neuronal dans le cerveau adulte. En observant sur plusieurs mois l’évolution de neurones apparus à l’âge adulte dans le bulbe olfactif de souris, les chercheurs ont en effet pu suivre en direct, de façon exceptionnelle, la formation de connexions entre neurones, leur stabilisation ou leur élimination.

 

Ils ont ainsi mis en évidence, dans le bulbe olfactif, où naissent les nouveaux neurones, un important remaniement des connexions entre ces nouveaux neurones et les cellules voisines qui se poursuit tout au long de la vie. L’ensemble de ces cellules réorganisent ainsi constamment les milliards de contacts dits « synaptiques » qu’elles établissent entre elles. Pour les chercheurs, cette observation est une surprise. « Nous nous attendions à voir les synapses se stabiliser progressivement, comme cela se produit au cours du développement chez l’embryon. Mais, étonnamment, ces synapses se sont révélées très dynamiques, de la naissance à la mort des néo-neurones. Et ce dynamisme s’est reflété aussi sur les cellules auxquelles ils s’étaient liés », indique le premier auteur de l’étude, Kurt Sailor, de l’Institut Pasteur.

 

Pour observer en continu la formation des circuits neuronaux, les chercheurs ont marqué les néo-neurones avec une protéine fluorescente verte appelée GFP, facilement visualisable par imagerie. Ces examens ont été menés sur plusieurs mois, afin de suivre le développement complet des néo-neurones, depuis leur naissance jusqu’à leur disparition. Dans les trois premières semaines de leur vie, ces nouveaux neurones ont étendu leurs prolongements cellulaires – ou dendrites – pour former de nombreuses ramifications, qui sont par la suite devenues très stables. Les observations des chercheurs ont permis d’établir que 20 % des synapses entre les nouveaux neurones et ceux préexistants étaient modifiées quotidiennement. Une dynamique qui se retrouve également chez les neurones auxquels les néo-neurones sont connectés. A l’aide de modèles informatiques, les auteurs ont montré qu’un tel dynamisme permettait au réseau synaptique de s’adapter, de manière rapide et efficace, aux modifications sensorielles de l’environnement toujours changeant.

 

« Nos résultats suggèrent que c’est au niveau de connexions synaptiques, qui se renouvellent de manière continue, que se joue la plasticité de cette région du cerveau, en perpétuelle régénération. Ces modifications physiques révèlent un mécanisme de plasticité unique, essentiel dans la régénération des circuits neuronaux », concluent les chercheurs. Plus globalement, cette étude suggère un mécanisme universel de plasticité dans des régions cérébrales fortement associées à la mémoire et à l’apprentissage.

 

Ces travaux sont soutenus par l’Institut Pasteur et le CNRS, et bénéficient en outre de financements d'AG2R-La Mondiale, de l’Agence nationale de la recherche, du Labex « Revive » et du Labex « Biopsy ».

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L’Influence de la Musique sur l’Intelligence des Enfants.

Posted on September 9, 2013 by uberslan
children & music

Des études nous montrent avec insistance qu’apprendre la musique peut favoriser l’intelligence chez l’enfant. Quand votre enfant apprend à jouer d’un instrument de musique, il apprend non seulement comment reproduire des mélodies, mais il améliore aussi d’auters de ses capacités cérébrales. Ainsi :

Une étude sur 10 ans portant sur 25.000 élèves montre que la pratique de la musique améliore les scores aux tests standards, ainsi qu’aux examens mesurant l’aisance en lecture (Source : James Catterall, UCLA, 1997).

Les musiciens lycéens obtiennent de meilleurs scores dans les sections mathématiques & élocution du SAT, comparés à leurs pairs (profils des candidats au SAT ainsi que d’autres tests, le College Board, compilé par la Conference des Educateurs de Musique, 2001).

Les QI de jeunes étudiants qui avaient suivi neuf mois de formation hebdomadaire au piano ou au chant augmentaient de presque trois points de plus que leurs camarades non formés (étude d’E. Glenn Schellenberg, de l’Université de Toronto à Mississauga, 2004).

Les étudiants pianistes peuvent comprendre des concepts mathématiques et scientifiques plus naturellement. Les enfants ayant reçu une formation au piano ont montré des dispositions plus élevées de 34%, lors des tests mesurant le raisonnement proportionnel – rapports, fractions, proportions & pensée dans l’espace et le temps (Recherche Neurologique, 1997).

Reconnaissance des formes et scores de représentation mentale améliorés significativement chez les étudiants qui avaient reçu un enseignement de piano de 3 ans (Dr Eugenia Costa-Giomi, étude présentée à la réunion de la Conférence Nationale des Éducateurs de Musique, Phoenix, AZ, 1998).

Les étudiants en musique reçurent davantage de prix & récompenses académiques que les étudiants non-musiciens. Ces étudiants musiciens obtiennent davantage de A et B par rapport aux étudiants non-musiciens [Note du Traducteur : les tests, devoirs & autres projets scolaires sont notés de A à F] (National Educational Longitudinal Study of 1988 premier suivi, U.S. Department of Education).

Davantage de diplômés en musique ayant postulé pour des études de médecine ont été admis, comparés à ceux d’autres disciplines, y compris l’Anglais, la Biologie, la Chimie & les Mathématiques. (« Les capacités académiques comparatives des étudiants dans l’Éducation & d’autres domaines d’une Université pluri-disciplinaire. » Peter H. Wood, ERIC Document no ED327480 ; « Promouvoir la musique dans les écoles », Phi Delta Kappan, 1994)

Une autre étude a mis en lumière que les leçons de musique pour enfants aiguisaient leurs esprits tout au long de leur croissance. Selon la chercheuse Brenda Hanna-Pladdy, neurologue à l’École de Médecine de l’Université Emory, « l’activité musicale tout au long de la vie peut être un exercice cognitif exigeant, qui rend les cerveaux plus efficaces & plus à même de relever les défis du vieillissement. Puisque l’étude d’un instrument nécessite des années de pratique & d’apprentissage, il peut ainsi créer de nouvelles connexions dans le cerveau, capables de compenser en partie le déclin cognitif dû au vieillissement. »

D’autres recherches lient également la pratique d’un instrument à un développement du langage plus avancé, des résultats scolaires améliorés, ainsi que des comportements sociaux plus adaptés.

kids-making-music

Pourquoi cela se produit-il ? Quel sont les mécanismes à l’œuvre ici ?

L’exposition à la musique produit de nombreux bienfaits sur un cerveau d’enfant. Il accélère l’acquisition du langage, l’écoute des compétences, la mémoire et la motricité. Les expériences musicales intègrent ces différentes compétences en même temps, ce qui entraîne la création de multiples connexions neuronales dans le cerveau.

Les chercheurs pensent que puisque le piano et l’apprentissage de la musique impliquent appréciant la durée des notes proportionnellement à d’autres (Une Blanche jouée dure la moitié d’une Ronde, etc.), quand un enfant joue de la musique, il exerce la partie de son cerveau qui traite la pensée proportionnelle.

Une maîtrise des mathématiques des fractions & proportions est indispensable à l’élève, s’il espèrent comprendre les mathématiques à des niveaux supérieurs. Les enfants qui n’en maîtrisent pas ces bases ne comprendront jamais les mathématiques plus complexes, qui sont incontournables dans les domaines faisant appel aux hautes-technologies.

L’exposition à la musique améliore également le raisonnement spatio-temporel. Il s’agit de la capacité de voir des pièces démontées, et pouvoir les réassembler mentalement. Les compétences en mathématiques dépendent aussi de ce genre de raisonnements.



L’apprentissage des instruments de musique implique également l’interprétation des notes et des symboles musicaux que le cerveau voit & déchiffre, afin de restituer des mélodies (une série de sons qui varient dans le temps). Par conséquent, la pratique de la musique renforce le « câblage » du cerveau, & notamment sa capacité à visualiser & manipuler les objets dans l’espace & le temps.

Apprendre à jouer de la musique développe également la discipline, qui contribue au parcours & à la réussite scolaires.

« Dans les leçons de musique, car il y a tellement de fonctions différentes mobilisées – comme la mémorisation, l’expression d’émotions, identifier les intervalles musicaux & les accords – la nature multidimensionnelle de l’expérience peut favoriser l’effet [IQ], » a déclaré auteur de l’étude E. Glenn Schellenberg, de l’Université de Toronto à Mississauga.

DOCUMENT       ubersland.wordpress.com     LIEN

LA  MÉMOIRE

Notre mémoire se structure en sous-systèmes regroupant, chacun, des souvenirs différents. Le modèle le plus courant consiste à les distinguer en fonction de la durabilité des souvenirs.

Mémoire à court terme

Appelée également mémoire de travail, elle a une capacité limitée : elle permet de conserver un petit nombre d'items en tête pendant quelques dizaines de secondes. Cette forme de mémoire permet la répétition immédiate d'une information - un numéro de téléphone par exemple -, qui peut parfois être « manipulée », pour faire du calcul mental.

Mémoire à long terme

Elle permet de conserver durablement des informations pendant des jours, voire des années. Elle est subdivisée en quatre formes de mémoire différentes : la mémoire épisodique, sémantique, perceptive et procédurale.

1 Mémoire épisodique

Elle conserve les événements personnellement vécus par l'individu, ainsi que leur contexte date, émotions.... Elle donne au sujet l'impression de revivre l'événement initial.

2 Mémoire sémantique

Elle permet le stockage des connaissances générales sur le monde et sur soi profession, taille, âge, etc.. Elle conserve également tout ce qui se rapporte au langage.

3 Mémoire perceptive

Elle conserve les informations apportées par les sens sur la forme des objets, leur texture, leur odeur, et est souvent sollicitée à l'insu du sujet, de façon automatique.

4 Mémoire procédurale

Elle enregistre les gestes dont l'utilisation devient automatique au fil du temps faire ses lacets, conduire une voiture, etc., ainsi que les procédures mentales protocole pour résoudre un problème de mathématiques, par exemple.

   DOCUMENT       larecherche.fr       LIEN

Comment fonctionne le cerveau d'une virtuose du violon ?

Publié le 15-03-2016 à 18h28

Le cerveau de la violoniste virtuose Jennifer Koh a été étudié par des chercheurs de la Duke University aux Etats-Unis.
La violoniste Jennifer Koh lors d'in concert donné pour Michelle Obama en 2011. ©Haraz N. Ghanbari/AP/SIPALa violoniste Jennifer Koh lors d'in concert donné pour Michelle Obama en 2011. ©Haraz N. Ghanbari/AP/SIPA

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CERVEAU. Il y a quelques années, la violoniste virtuose Jennifer Koh a subi une commotion cérébrale qui lui a causé des problèmes d'élocution et de mémoire. A tel point qu'il lui était devenu impossible pendant quelques temps de jouer de son instrument. C'est ainsi qu'elle s'est prise d'une passion pour son cerveau et la façon dont celui-ci fonctionne. Qui l'a finalement conduite à collaborer avec le département des neurosciences de la Duke University (Caroline du Nord, Etats-Unis). En mars 2016, la virtuose qui a retrouvé ses capacités est venu donner un concert sur le campus de l'université. À cette occasion, le Dr Tobias Overath lui a proposé de mener une petite expérience : observer grâce à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) comment son cerveau traite l'information musicale. L'IRM fonctionnelle (IRMf) permet en effet d'étudier en détail l'activité neurale lors d'événements sensorimoteurs, perceptifs, émotifs ou cognitifs.

Le cortex moteur s'active malgré l'immobilité du sujet

Le cerveau de Jennifer Koh a ainsi été observé lors de trois exercices distincts : sur des morceaux pour violon seul qu'elle maîtrise sur le bout des doigts depuis son plus jeune âge (Sonates et partitas de Bach et les Caprices de Paganini), elle devait d'abord se contenter d'écouter attentivement les extraits diffusés. Dans un second temps, elle devait en lire la partition, avant de s'imaginer en train de les jouer, sans aucun support. L'équipe du Dr Overath a étudié l'activité cérébrale enregistrée lors des trois phases du test. Résultat : les chercheurs ont observé que, quelle que soit la tâche effectuée (écoute, lecture ou imagination), ce sont précisément les mêmes modèles d'activation cérébrale qui se retrouvent d'une expérience à l'autre. Et alors que la violoniste n'avait pas levé le petit doigt lors des examens, la zone du cerveau responsable des mouvements (le cortex moteur) était à chaque fois activée. L'étude ne dit pas si cette activation du cortex moteur était la même que lorsque la musicienne joue effectivement. Il est en effet très difficile de faire jouer d'un instrument une personne coincée dans le tube étroit d'une IRM.

Une petite expérience qui montre, selon le Dr Overath, que "le cerveau d'un musicien est d'une grande sensibilité à tous les aspects de la musique, que ce soit à l'écoute, en lecture ou par l'imagination", explique le Dr Overath. Et le fait qu'une zone impliquée dans les mouvements complexes s'activent alors même que le sujet reste parfaitement immobile montre que "le lien entre cognition et mouvements corporel est incroyablement ténu" dans le cerveau d'une virtuose comme Jennifer Koh.

 DOCUMENT        sciencesetavenir.fr      LIEN