Localisation des fonctions dans le cerveau

Localisation des fonctions cérébrales

La localisation des fonctions cérébrales est l'idée que des zones spécifiques du cerveau sont responsables d'unefonction particulière ; elles ont des emplacements explicites dans le cerveau. Parmi les exemples, on peut citer les zones dédiées à la mémoire et au langage, c'est-à-dire l'aire de Broca. La preuve de cette localisation est apportée par les techniques de neuro-imagerie et la perte de fonction due à des lésions.

Lorsqu'une zone particulière du cerveau est endommagée, la zone de fonction associée est susceptible de souffrir, ce qui confirme l'idée de la localisation de la fonction. Cependant, pour comprendre le fonctionnement du cerveau, il faut d'abord en comprendre la structure et le fonctionnement. Le cerveau possède deux hémisphères, le gauche et le droit, qui fonctionnent de manière controlatérale .

Le corps calleux relie les deux hémisphères, ce qui leur permet de communiquer. Chaque hémisphère est spécialisé dans l'exécution de certaines fonctions, ce que l'on appelle la latéralisation hémisphérique. En communiquant, ils peuvent partager, intégrer et traiter les informations de manière excellente.

Localisation des fonctions dans le cerveau : Schéma

Des zones particulières sont bien connues pour leur relation avec des fonctions spécifiques du cerveau. Les preuves de la localisation des fonctions peuvent être observées dans de multiples parties du cerveau, notamment le cortex préfrontal, lecortex moteur et somatosensoriel , le cortex visuel, le cortex de l'auditeur et lesaires de Broca et de Wernicke .

Fig. 2 - Les différentes zones du cerveau sont associées à différentes fonctions.

Preuves de la localisation des fonctions dans le cerveau

Le cortex préfrontal, le cortexmoteur et le cortexsomatosensoriel , le cortex visuel, le cortex de l'auditeur et les aires deBroca et aires de Wernicke présentent tous des propriétés de localisation des fonctions. Nous pouvons trouver des preuves de la localisation des fonctions en identifiant les zones fonctionnelles associées aux structures cérébrales susmentionnées.

Le cortex préfrontal

Le cortex préfrontal est responsable de diversprocessus cognitifs complexes et de fonctions de hautniveau. Il est impliqué dans :

• Les fonctions exécutives.
• La mémoire de travail.
• L'orchestration des pensées et l'expression de la personnalité.
• L'exécution des fonctions cognitives tout en inhibant les pensées et les actions impulsives.

Le cortex moteur

Le cortex moteur est situé à l'arrière du lobe frontal, en avant du sillon central, l'un des plis les plus remarquablesdu cerveau. Le cortex moteur est principalement responsable du contrôle volontaire des muscles.

Les fonctions sont assurées de manière controlatérale.

Plus précisément, le cortex moteur est responsable de :

• Planifier et effectuer des mouvements volontaires, comme choisir de bouger un membre ou des mouvements plus complexes (dextérité).
• Coordonner les deux côtés du corps par des mouvements.
• Le guidage spatial et sensoriel des mouvements, qui te permet de naviguer dans des zones en contrôlant volontairement tes muscles.

Les dommages causés à ces zones peuvent entraîner la perte des fonctions susmentionnées. Une paralysie peut survenir, car le contrôle volontaire des muscles peut être perdu. Il est difficile d' enchaîner les mouvements ou les actions.

Le cortex somatosensoriel

Lecortex somatosensoriel est situé dans le gyrus postcentral du lobe pariétal, en arrière du sillon central. Le cortex somatosensoriel fonctionne de manière controlatérale.

Localisation des fonctions dans le cerveau Diagramme : Le cortex somatosensoriel

Nous pouvons voir où se trouve le cortex somatosensoriel sur le schéma. Remarque que le diagramme illustre l'emplacement approximatif des sensations dans le corps.

Fig. 3 - Le cortex somatosensoriel primaire est impliqué dans l'interprétation des sensations.

Le cortex somatosensoriel est responsable de :

• Recevoir et traiter les sensations, telles que le toucher et la température.

Les lésions du cortex somatosensoriel entraînent une perte de sensation du côté opposé du corps. Il peut en résulter qu'une zone soit complètement ignorée, ou qu'il y ait une perte de la capacité à reconnaître un objet par sa sensation, ce qui est connu sous le nom d'agnosie.

Le cortex visuel

Le cortex visuel est situé dans le lobe occipital à l'arrière du cerveau. La lumière pénètre dans l'œil et les photorécepteurs de la rétine convertissent la lumière en impulsions nerveuses. Le nerf optique transmet ces impulsions par le canal optique au thalamus (le noyau géniculé latéral), qui envoie ensuite les informations au cortex visuel.

L'hémisphère droit traite les informations visuelles de l'œil gauche, et inversement pour l'hémisphère gauche. Il fonctionne de manière controlatérale.

Il est responsable de :

• Les fonctions de traitement visuel - il reçoit les informations visuelles et les intègre à diverses autres fonctions, traite les données et les envoie pour qu'elles soient utilisées ailleurs.

Localisation des fonctions dans le cerveau Diagramme : Le cortex visuel

Nous pouvons voir où se trouve le cortex visuel dans le diagramme de localisation des fonctions dans le cerveau. Comme nous l'avons vu plus haut, le cortex visuel primaire se trouve dans le lobe occipital.

Fig. 4 - Le cortex visuel primaire est situé dans le lobe occipital, vu en vue postérieure.

Les lésions du cortex visuel peuvent entraîner une cécité partielle ou complète, et cette cécité peut se manifester sous différentes formes.

Le cortex auditif

Le cortex auditif est situé au sommet du lobe temporal, plus précisément dans le gyrus temporal supérieur. Le cortex auditif primaire reçoit les informations auditives du thalamus, qui reçoit les impulsions sonores (sensations) de la cochlée.

Le cortex auditif est responsable de :

• Percevoir le son, ce qui inclut la hauteur, le ton, la fréquence et le type de son.
• Déterminer l'origine du son.
• Déterminer ce qui a produit le son.

Les dommages causés à cette zone peuvent entraîner des problèmes tels que l'incapacité à détecter les changements dans la hauteur ou le ton de la voix d'une personne, ce qui rend la conversation avec quelqu'un et l'interprétation de ses intentions extrêmement difficiles.

Zone de Broca

L'aire de Broca est située dans le lobe frontal gauche de l'hémisphère gauche. Elle est responsable de :

• La production de la parole, très présente dans le langage.
• Les schémas respiratoires pendant la vocalisation.

Localisation des fonctions dans le cerveau Diagramme : Zone de Broca

Nous pouvons voir précisément où se trouve l'aire de Broca sur le diagramme. Comme nous l'avons vu plus haut, elle est située dans l'hémisphère gauche, plus précisément dans le lobe frontal.

Fig. 5 - L'aire de Broca est impliquée dans la production de la parole.

L'aire de Wernicke

On dit principalement que l'aire de Wernicke est située dans le lobe temporal supérieur. Elle se trouve dans l'hémisphère gauche . L'aire de Wernicke est associée à la compréhension de la parole.

L'atteinte des aires de Broca et de Wernicke peut entraîner uneaphasie globale ( ), où les patients ont du mal à produire et à comprendre la parole.

Localisation des fonctions dans le cerveau Diagramme : Aire de Wernicke

Nous pouvons voir sur le diagramme où se trouve l'aire de Wernicke. Comme nous l'avons vu plus haut, elle se trouve dans le lobe temporal.

Fig. 6 - L'aire de Wernicke est impliquée dans la compréhension de la parole.

Localisation fonctionnelle dans le cerveau : Évaluation

Les arguments en faveur de la localisation des fonctions dans le cerveau présentent des forces et des faiblesses.

Points forts

Les arguments en faveur de la localisation des fonctions sont les suivants :

• Confirmation par la perte de fonction: Les zones de Broca et de Wernicke sont des exemples directs de dommages causés à une zone spécifique et localisée qui peuvent entraîner une perte de fonction et de capacité. Lorsque ces zones sont endommagées, il peut en résulter une aphasie de Broca et une aphasie de Wernicke, des problèmes spécifiques liés à la production et à la compréhension du langage.
• Confirmation par les techniques de neuro-imagerie: Les techniques modernes de balayage du cerveau montrent une activation dans les parties du cerveau liées aux zones spécifiées mises en évidence dans les recherches modernes et plus anciennes. Dans des études sur des patients effectuant des tâches, comme parler, les zones de Broca et de Wernicke étaient actives dans les scanners IRMf.
• Double dissociation: Lorsque la dissociation (dommages au cerveau qui affectent une fonction, mais pas une autre) se produit chez un patient, l'inverse peut se produire chez un autre patient. Ainsi, si une personne a une zone de Broca endommagée et que sa production de parole est affectée, elle est comparée à une personne ayant une zone de Wernicke endommagée, dont la compréhension de la parole est affectée.Cette comparaison permet de faire des associations fonctionnelles, car le patient atteint de la zone de Broca peut comprendre le langage, et le patient atteint de la zone de Wernicke peut produire du langage. Les lésions ont affecté une fonction mais pas l'autre, ce qui suggère que la parole est liée à différentes zones localisées.
• Dominance dans les hémisphères: les aires de Broca et de Wernicke démontrent que l'hémisphère gauche est dominant dans les fonctions associées au langage par rapport à l'hémisphère droit.
• Études sur la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) : La SMT fonctionne par impulsions électromagnétiques. La SMT perturbe les processus cérébraux en faisant passer des courants à haute tension dans une bobine placée près de la tête, ce qui affecte les potentiels d'action dans les neurones des zones cibles. Barker et al. (1985 ) ont utilisé la SMT pour produire des réponses enregistrables dans le cortex moteur. Ils ont envoyé une impulsion importante mais brève dans le cortex moteur et ont observé des mouvements dans le bras et la jambe opposés (n'oublie pas que le cerveau fonctionne de manière controlatérale). Boyer et al. (2005) ont identifié par SMT la façon dont le traitement visuel implique différentes zones du cerveau en désactivant le cortex visuel primaire. Malgré une cécité transitoire, les participants ont été capables d'identifier les qualités de leurs stimuli cibles (l'orientation d'un objet et sa couleur) bien au-delà de ce que l'on pourrait attribuer au hasard. Cela met en évidence le fait que différentes zones du cerveau sont responsables de différentes fonctions, même au sein des zones primaires associées à la fonction principale.

Faiblesses

Les arguments opposés qui critiquent la localisation des fonctions dans le cerveau sont les suivants :

• Incohérences: Dronkers et al. (2007) ont constaté qu'en réexaminant les cerveaux préservés des célèbres patients de Broca, dont Tan, les lésions s'étendaient bien au-delà des zones initialement mises en évidence par Broca (dans les régions médianes du cerveau). Il y avait des incohérences dans ce que l'on appelle aujourd'hui la zone de Broca. Ces incohérences soulèvent des questions importantes quant à la validité de cette zone et des associations fonctionnelles.
• Réductionniste : Certains affirment qu'il est important de discuter de la façon dont ces zones cérébrales communiquent entre elles plutôt que de se concentrer sur l'argument réductionniste des fonctions localisées. Le fait d'affirmer qu'une seule zone est responsable des comportements humains complexes détourne l'attention des expériences humaines et ne reconnaît pas la nature complexe du cerveau.
• Les fonctions ne sont pas complètement localisées : Déjerine (1891) illustre le fait que la localisation n'est pas aussi crédible qu'on le pense. Un patient a subi des dommages après avoir eu un accident vasculaire cérébral entre la connexion du cortex visuel et l'aire de Wernicke. Il a ainsi perdu sa capacité à lire, mais pas sa capacité à écrire. Les lésions ont isolé le gyrus angulaire gauche, ou "zone du langage", du cortex visuel. Les dommages causés à la connexion des deux zones étaient similaires aux dommages s'ils s'étaient produits dans la zone localisée, ce qui suggère que les fonctions ne sont pas complètement localisées mais qu'elles sont entrelacées.
• Cuomo et al. (2014) ont obtenu un résultat similaire dans leur étude : une enseignante (M.P.) prenait les présences dans sa classe, mais ne comprenait aucun des mots ou des lettres inscrits sur sa feuille. En vérifiant son plan de cours, c'était la même chose. On a découvert qu'elle avait eu un accident vasculaire cérébral et qu'elle souffrait d'alexie sans agraphie, également connue sous le nom de cécité des mots. Cela a interrompu la communication dans la zone linguistique. C'est l'interruption de la communication dans la zone du langage qui a provoqué le trouble, et non une lésion particulière de la zone du langage.
• La localisation ne tient pas compte des différences individuelles. Les hommes et les femmes ont des régions cérébrales de taille différente, et Harasty et al. (1997) ont constaté que les femmes avaient des zones de Broca et de Wernicke plus grandes que les hommes, ce qui pourrait expliquer leurs différences et leur plus grande utilisation du langage.
• Plasticité du cerveau : Nous avons brièvement évoqué la plasticité dans la théorie de l'équipotentialité. Les fonctions peuvent être adoptées par d'autres zones du cerveau en cas de traumatisme. Si la fonction est localisée, une autre partie du cerveau non apparentée ne devrait pas reprendre cette fonction. Un exemple peut être vu dans Danelli et al. (2013), qui montre comment un patient, connu sous le nom d'EB, s'est vu retirer l'hémisphère gauche à l'âge de deux ans en raison d'une tumeur et a eu des problèmes initiaux d'aphasie. Malgré cela, il a retrouvé le plein usage de ses capacités langagières avec seulement de légers troubles de la compréhension du langage (dyslexie). L'hémisphère droit s'est adapté pour faire face aux dommages.