Suite à une chute de moto, vous essayez de vous relever sans succès. Vous constatez bien rapidement que vos jambes ne répondent plus à vos commandes. Les semaines passent et vous réalisez que, contrairement à vos jambes, votre dextérité s’est améliorée. Mais, comment cette adaptation a-t-elle pu se produire? Pour mieux comprendre, penchons-nous sur la plasticité cérébrale.

Plasticité cérébrale

Comme de la pâte à modeler, le cerveau se construit selon les influences de l’environnement et peut se modifier au fil du temps. Le cerveau est malléable. Cette caractéristique est mieux connue sous le nom de plasticité cérébrale.

Plasticité cérébrale synaptique

Une synapse, c’est un petit espace qui connecte deux neurones ensemble. C’est par cette fente que les neurones s’envoient des messages : les neurotransmetteurs.

Synapse

Les synapses se forment et se déforment selon les demandes de l’environnement. Pour illustrer les deux processus de plasticité synaptique, je vais faire une comparaison entre les connexions synaptique et celles des fils électriques.

Plasticité cérébrale

Le cerveau s’organise

Le cerveau est modulé par l’environnement dans lequel il se développe. Donc, il crée des connexions qui nous seront utiles à notre contexte unique. Chez l’enfant, ce type de plasticité cérébrale est omniprésent, car c’est une période où il crée énormément de connexions puisqu’il apprend constamment. Tristement, s’il manque de stimulation, il formera moins de connexions synaptiques. À l’âge adulte, on continue tout de même à en créer à chaque fois que nous apprenons quelque chose de nouveau. Si une connaissance ou une habileté est souvent sollicitée, les connexions vont devenir plus fortes, donc plus facile à déclencher.

Plasticité cérébrale
C’est comme si lorsqu’on est exposé à quelque chose de nouveau dans notre environnement, on branche un fil. On obtient tous une combinaison de fils différente selon ce que nous avons appris.

Le cerveau se réorganise

Le cerveau réorganise ses connexions synaptiques suite à une perte de capacité (lésion cérébrale, paralysie, etc.). Par exemple, une personne qui perd l’usage de son bras droit suite à un accident ne peut plus utiliser les régions motrices et sensorielles qui lui sont associées. Alors, ces régions motrices n’ayant plus de fonctions particulières peuvent être réattribuées à un autre rôle. Les neurones pourraient se convertir en neurones moteurs qui contrôle une autre partie du corps.

Plasticité cérébrale
Lorsqu’une connexion est endommagée à un endroit, on peut réorganiser le branchement des fils.
Chauffeur de taxi, Plasticité cérébrale

Plasticité cérébrale au cours de la vie

Le volume de matière blanche et de matière grise varie tout au long de la vie. Vous avez fort probablement déjà entendu ces deux termes auparavant. Mais savez-vous à quoi ils font référence exactement?

Matière blanche et matière grise

La gaine de myéline qui s’entoure autour de l’axone et lui donne sa couleur blanche. Plusieurs axones côte à côte forment donc la matière blanche. La matière grise contient les corps cellulaires de plusieurs neurones côte à côte. On y retrouve, entres autres, le noyau des neurones.

La matière grise est à son maximum à l’enfance et diminue tout au long de la vie. De son côté, la matière blanche augmente jusqu’à 40 ans, puis diminue. Cela veut dire que le nombre de connexions entre les différentes parties du système nerveux est en augmentation, puis en diminution.

matière blanche, Plasticité cérébrale
IRM
les surdoués, Plasticité cérébrale

Les yeux bandés

Pour illustrer la réorganisation neuronale, j’aimerais vous présenter une étude intéressante qui montre bien le fonctionnement de la plasticité cérébrale.

Des chercheurs ont voulu savoir si, comme chez les personnes aveugles, les personnes ayant les yeux bandés voient leurs perceptions tactiles augmentées. Ils ont donc séparé les participants en 4 groupes qui auront des tâches différentes à accomplir :

groupes de l'étude, Plasticité cérébrale

Certains auront les yeux bandés en tout temps et/ou suivront des cours de braille pendant environ 7h par jour pendant les 5 jours. Le bandeau utilisé est conçu pour ne laisser passer aucune lumière.

privation sensorielle, Plasticité cérébrale

Effets sur le toucher

Pendant leur séjour, ils les ont tous testés à plusieurs reprises afin de comparer leur pourcentage d’erreur pendant une tâche tactile. Pour mesurer leur sensibilité tactile, on leur fait passer plusieurs tests. Parmi ces tests, on leur fait faire la tâche von Frey hairs. On applique des tiges en nylon de différentes tailles sur l’index du participant. Certaines sont si petites qu’elles sont difficilement perceptibles. Puis, ils devaient dire s’il la percevait ou non sur leur doigt.

Voici un vidéo si vous êtes intéressé de voir à quoi ressemble la tâche tactile. On le voit entre 0:20-0:50.

Au fur et à mesure qu’on effectue ce test, on remarque une augmentation de la performance. Après les 5 jours, les deux groupes qui portent le bandeau obtiennent un résultat significativement supérieur au deux autres qui n’en portaient pas. Lorsqu’on enlève le bandeau, la performance baisse dès le lendemain.

test tactile

Effets sur le cerveau

L’augmentation de la performance chez ceux qui porte le bandeau ne permet toujours pas de conclure un changement cérébral. C’est donc en regardant les imageries cérébrales qu’ils ont confirmé que le lobe occipital, servant normalement au traitement de l’information visuelle, était activé lors de la tâche tactile.

lobe occipital

Par stimulation magnétique transcrânienne, on active certaines parties du cerveau selon l’endroit où on place le champ magnétique sur la tête du participant. En stimulant le lobe occipital pour diminuer son efficacité, on l’empêche de fonctionner normalement. Chez ceux qui portaient un bandeau, le taux d’erreur est beaucoup plus élevé que ceux qui n’en portait pas lorsqu’on stimule leurs aires visuelles. On peut donc en déduire que ceux qui ont les yeux bandés, puisqu’ils utilisent leur lobe occipital pour le toucher, la perturbation du lobe amène une baisse de performance aux tâches tactiles. Leur cerveau s’est donc réorganisé en attribuant à la partie du cerveau responsable de la vision la gestion du toucher. Chez ceux qui voyaient, le lobe occipital servait encore à la vision, donc la perturbation de cette aire n’a pas affecté le toucher.

Bref…

Cette étude démontre la capacité d’adaptation incroyablement rapide du cerveau même à l’âge adulte. À ce jour, nous ignorons si les mécanismes de plasticité cérébrale sont exactement les mêmes pour une personne qui est aveugle depuis la naissance que pour ceux qui ont les yeux bandés quelques jours.


En bref, notre cerveau change constamment. Malgré la perte de matière grise, on compense par la matière blanche qui nous permet d’augmenter le nombre de connexions synaptique. Ces changements nous permettent de faire de nouveaux apprentissages, de se développer et de réattribuer les fonctions cérébrales lorsqu’une d’entre-elles n’est plus fonctionnelle. Avec un cerveau si malléable, nous sommes préparés à s’adapter à de nombreuses éventualités.

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Sources

Maguire, E. A., Gadian, D. G., Johnsrude, I. S., Good, C. D., Ashburner, J., Frackowiak, R. S., & Frith, C. D. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America97(8), 4398–4403. https://doi.org/10.1073/pnas.070039597.

Merabet, L. B., Hamilton, R., Schlaug, G., Swisher, J. D., Kiriakopoulos, E. T., Pitskel, N. B., Kauffman, T., & Pascual-Leone, A. (2008). Rapid and reversible recruitment of early visual cortex for touch. PloS one3(8), e3046. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003046

Merabet, L. B., Maguire, D., Warde, A., Alterescu, K., Stickgold, R., & Pascual-Leone, A. (2004). Visual hallucinations during prolonged blindfolding in sighted subjects. Journal of neuro-ophthalmology : the official journal of the North American Neuro-Ophthalmology Society24(2), 109–113. https://doi.org/10.1097/00041327-200406000-00003

Shaw, P., Greenstein, D., Lerch, J., Clasen, L., Lenroot, R., Gogtay, N., Evans, A., Rapoport, J., & Giedd, J. (2006). Intellectual ability and cortical development in children and adolescents. Nature440(7084), 676–679. https://doi.org/10.1038/nature04513

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