Neurobiologie du comportement - Chapitre 1.

Les neurosciences désignent l’ensemble des disciplines scientifiques ayant pour objet d’étude le système nerveux.

Le domaine des neurosciences comportementales est orienté vers l’étude des bases biologiques des processus sous-jacents aux comportements humains et / ou animaliers. Il est né de l’alliance de la psychologie et de la biologie et se retrouve également sous les termes de neurobiologie, psychobiologie, bio-psychologie ou encore psychologie biologique.

L’exploration de l’étude du comportement dépend du regard à travers lequel nous souhaitons l’analyser. La description du comportement va donc être liée au domaine de recherche ; dans ce cours la neurobiologie du comportement. Les niveaux d’analyses varient en fonction de l’étude qui peut aller des constituants moléculaires, aux éléments cellulaires, à l’étude des connexions neuronales et enfin aux comportements des individus lors de leurs interactions sociales.

Les neurosciences cognitives sont le point de rencontre entre de nombreuses disciplines comme : la neuroanatomie, la neuropsychologie, la neurophysiologie, la psychiatrie, la modélisation informatique et ce, notamment grâce au développement des techniques d’imagerie qui ont permis une progression exponentielle de ces disciplines.

Le terme de neurosciences cognitives est relativement récent, il date de la fin des années 1970 et a été proposé par deux chercheurs en neurosciences et en psychologie cognitive : Michael Gazzaniga et George Miller. Les neurosciences cognitives ont pour objectifs l’étude des processus neuronaux à l’origine de nos fonctions et capacités mentales. Elles permettent de vérifier et / ou d’évaluer les modèles théoriques proposés, notamment ceux issus des paradigmes de la psychologique cognitive. Elles tentent ainsi de modéliser les grandes fonctions cognitives sur des bases biologiques.

Les neurosciences cognitives s’exercent à la recherche de l’organisation cérébrale permettant de rendre compte de nos capacités à percevoir, à comprendre, à mémoriser, à imaginer, à parler, à décider, à faire...

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Quelques champs d’applications.

Depuis les années 1990, les neurosciences cognitives s’intéressent à l’agentivité. Il s’agit de notre conscience subjective, de ce que nous savons et comprenons de nous-même, de nos représentations au sujet de notre vie, de nos actions sur

le monde environnant. Les neurosciences cognitives étudient les processus neuronaux sous-jacents à tous ces phénomènes. Dans ce domaine, nous constatons de nombreux travaux dont les approches tendent à se diversifier ; par exemple, des études s’orientent vers une approche dite de « prédiction motrice » davantage ciblée vers les circuits neuronaux en lien avec la pensée de l’action elle-même.

Le domaine des neurosciences sociales est également très étendu et nous nous contenterons de prendre l’exemple de la théorie de l’esprit (ToM). Baron-Cohen propose une définition du concept de la ToM à partir de deux composantes : « Il faut tout d’abord pouvoir se représenter l’ensemble des états épistémiques. Il faut ensuite pouvoir relier tous ces concepts d’états mentaux, en une explication cohérente des rapports entre états mentaux et actions ». Il s’agit donc de reconnaître, d’assimiler, d’expliquer nos propres états mentaux mais également d’être capable de les percevoir, de les expliquer ou encore de les inférer chez autrui.

Les techniques d’imagerie cérébrale et la densité des études effectuées ces dernières années ont permis, entre autres choses, de montrer la prédominance de certaines régions cérébrales intervenant dans les paradigmes de la ToM. Ainsi, les recherches de l’équipe de Frith (2005) ont mené à l’observation d’une activité dans le cortex préfrontal médian dans le sillon temporal supérieur à la jonction avec le lobe pariétal, ainsi que dans les pôles temporaux et le cortex cingulaire postérieur, en lien direct avec le paradigme de la ToM.

L’être humain évolue tout au long de sa vie, il se développe à partir de l’embryon, naît, grandit, vieillit, meurt. Ce processus évolutif est appelé ontogenèse. Toutes les modifications et les changements de comportement, au fur et à mesure du temps, donnent des informations sur les mécanismes de nos fonctions cérébrales.

D’un point de vue expérimental, l’exploration des liens entre les processus cérébraux et le comportement se fait essentiellement à travers trois approches :

• La première agit directement sur le cerveau en modifiant une structure et on observe comment ce changement se répercute sur le comportement, il s’agit d’une intervention somatique.
• La deuxième approche est l’intervention psychologique (ou comportementale), dans laquelle le chercheur met une variable en présence d’un organisme vivant et observe les éventuelles transformations structurelles.

La troisième approche vise, quant à elle, à établir des corrélations entre les processus cérébraux et le comportement, autrement dit, l’approche dite de corrélation, essaie de déterminer comment un élément physiologique peut varier et / ou être modulé avec un paramètre comportemental

Ainsi, la spécificité de la neurobiologie du comportement est d’orienter son étude sur l’intégration et la combinaison de ces trois approches expérimentales qui reposent sur le paradigme de la réciprocité : les relations entre le corps (aspects comportementaux) et le cerveau sont en constantes interactions. En d’autres termes, l’étude de la neurobiologie nous permet d’enrichir nos connaissances afin de comprendre les mécanismes en lien avec un comportement.

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Le système de transmission de l’information est complexe et passe par la connexion et l’interconnexion continue de nos cellules nerveuses, les neurones.

Ces derniers ont une morphologie bien différente selon leur emplacement structurel ou leurs fonctions ; ils sont classés en trois catégories principales (neurone unipolaire, neurone bipolaire, neurone multipolaire.

L’activité neuronale est dépendante de nos cellules gliales qui fournissent à la fois les nutriments essentiels à leur fonctionnement, les signaux chimiques qui modifient l’excitabilité des neurones, et l’isolement des axones des neurones via leur gaine de myéline.

Enfin, la zone de transmission de l’information passe par les terminaisons anoxiques sous la forme de synapses vers les dendrites et le corps cellulaire d’un autre neurone.

Les terminaisons synaptiques possèdent de petites sphères ou vésicules synaptiques qui contiennent, pour chacune d’elle, un neurotransmetteur. Ce dernier est libéré dans la fente synaptique avant d’atteindre la membrane postsynaptique au sein de laquelle il induira une modification de l’activité électrique du neurone.

L’activité électrique du neurone qui produit la transmission de l’information, se réalise sous la forme d’un potentiel d’action : celui-ci est à la base de la communication neuronale. Le potentiel d’action est donc provoqué par un changement brutal et intense de sa polarisation par deux phénomènes prédominants que sont l’hyperpolarisation (diminution du potentiel membranaire vers des valeurs plus négatives que celle du potentiel de repos) et la dépolarisation (augmentation du potentiel membranaire).

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Quelques exemples sur l’importance de quatre neurotransmetteurs majeurs et certaines de leurs implications sur nos comportements que nous retrouverons au fur et à mesure des chapitres du cours :

• La dopamine : le cerveau produit environ un million de neurones contenant de la dopamine, ce neurotransmetteur participe grandement aux processus de la motivation, au circuit de la « récompense » et à l’extrême inverse, de « l’aversion », à la motricité, et il est impliqué dans les apprentissages et la mémoire. Il existe huit voies dopaminergiques dans le cerveau, dont trois d’entre elles proviennent du mésencéphale (aire tegmentale ventrale et substance noire). Un dérèglement dopaminergique est observé dans un certain nombre de maladies, comme la maladie de Parkinson ou encore dans les schizophrénies.

• L’acétylcholine : provient de plusieurs noyaux présents dans l’encéphale dont un certain nombre se situe à sa base antérieure (le noyau du septum médian, le noyau de la bande diagonale, le noyau basilaire). L’apport en acétylcholine semble crucial dans le bon fonctionnement de la mémoire et une diminution importante de sa présence est constatée dans la maladie d’Alzheimer.

• La noradrénaline : provient essentiellement du tronc cérébral via le locus coeruleus et le système tegmental latéral, et elle se diffuse dans l’intégralité du cortex cérébral. Ce neurotransmetteur permet de moduler des processus physiologiques et il a un impact non négligeable sur le comportement sexuel, l’humeur et la vigilance.

• La sérotonine : provient des noyaux du raphé et se diffuse, comme la précédente, dans la quasi-totalité de l’encéphale. Elle est impliquée notamment dans la symptomatologie de la dépression, dans le comportement sexuel, dans le contrôle du sommeil et tout un panel d’autres fonctions.

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La plasticité cérébrale et le comportement.

Bien que chaque individu se développe en fonction de sa propre carte génétique, son environnement et ses expériences tout au long de sa vie vont moduler et avoir des conséquences au niveau de l’intégralité des processus neurobiologiques de son

encéphale.

Nos comportements affectent les interactions neuronales, via le phénomène de plasticité cérébrale, qui permet au cerveau de se façonner et de se modifier tout au long de notre vie. Il s’agit donc d’un processus dynamique entraînant des répercussions cérébrales conséquentes.

Depuis une trentaine d’années, les programmes de soin et de rééducation, comme ceux proposés par la remédiation cognitive, sont construits à partir du concept de plasticité cérébrale. D’un point de vue neurobiologique, le glutamate est le neurotransmetteur modulable par excellence car il permet l’activation de plusieurs sous-types de récepteurs postsynaptiques, comme les récepteurs AMPA et NMDA, dont ce dernier est à la base du phénomène de la plasticité cérébrale.