CogniFit - La Plasticité Neuronale et la Cognition

"La plasticité cérébrale fait référence à la capacité du système nerveux à changer sa structure et son fonctionnement au cours de sa vie comme réaction à la diversité de son environnement. Bien que ce terme soit utilisé dans les domaines de la psychologie et de la neuroscience, il n'est pas facile à définir. Il est utilisé pour faire référence aux changements au niveau du système nerveux : structures moléculaires, changements au niveau de l'expression génétique et du comportement"

La neuroplasticité permet aux neurones de se régénérer autant d'un point de vue anatomique que fonctionnel ainsi que de former de nouvelles connexions synaptiques. La plasticité neuronale représente la faculté du cerveau à se récupérer et à se restructurer. Ce potentiel d'adaptation du système nerveux permet au cerveau de récupérer après des troubles ou lésions et peut également réduire les effets des altérations structurelles causés par des pathologies comme la sclérose en plaques, la maladie de Parkinson, la détérioration cognitive, la maladie d' Alzheimer, la dyslexie, le TDA, l'insomnie chez les adultes, l'insomnie infantile, etc…

Les réseaux de neurones avant l'entraînementLes réseaux de neurones après 2 semaines de stimulation cognitiveLes réseaux de neurones après 2 mois de stimulation cognitive

La plasticité synaptique

Lors d'un nouvel apprentissage ou d'une nouvelle expérience, le cerveau établit une série de connexions neuronales. Ces voies ou circuits de neurones sont construits comme des routes pour l'intercommunication des neurones. Ces routes sont créées dans le cerveau à partir de l'apprentissage et de la pratique (comme les routes de montagnes créées par le passage quotidien du berger et de son troupeau). Les neurones communiquent entre elles via des connexions appelées synapses et peuvent se régénérer infiniment. Après l'acquisition de nouvelles connaissances (grâce à la pratique), la communication ou la transmission synaptique entre les neurones impliquées est renforcée. Une meilleure communication entre les neurones facilite le déplacement des signaux électriques lors de leur parcours. Par exemple, lorsque nous tentons de reconnaître un oiseau, de nouvelles connexions s'établissent entre certains neurones. Ainsi, les neurones du cortex visuel détermine sa couleur, celles du cortex auditif prêtent attention à son chant et les autres au nom de l'oiseau. Pour connaître l'oiseau et ses attributs, la couleur, le chant ainsi que le nom sont évoqués de manière répétitive. En revisitant le circuit neuronal et en rétablissant la transmission neuronale entre les neurones impliquées, chaque nouvel essai améliore l'efficacité de la transmission synaptique. La communication entre les neurones correspondantes est améliorée, la cognition est de plus en plus rapide. La plasticité synaptique est sans doute le pilier sur lequel la malléabilité du cerveau repose.

La Neurogenèse

Si nous considérons que la plasticité synaptique s'obtient grâce à l'amélioration de la communication au niveau de la synapse entre les neurones existantes, la neurogenèse fait référence à la naissance et la prolifération de nouveaux neurones dans le cerveau. Durant très longtemps, l'idée de la régénération de neurones dans le cerveau adulte a été considérée comme pratiquement une hérésie. Les scientifiques pensaient que les neurones mouraient et n'étaient pas remplacés par de nouveaux neurones. Depuis 1944, mais surtout ces dernières années, l'existence de la neurogenèse a été prouvée scientifiquement et désormais nous savons qu'elle se produit lorsque les cellules souches, un type spécial de cellule qui se trouve dans l'hippocampe et fort probablement, dans le cortex préfrontal, elle se divise en deux cellules : une cellule souche et une cellule qui se convertira en un neurone totalement équipé avec des axones et dendrites. Par la suite, ces nouveaux neurones migrent vers différentes zones du cerveau (y compris loin les uns des autres), où ils sont nécessaires et permettant ainsi que le cerveau conserve sa capacité neuronale. La mort subite de neurones (par exemple après une attaque apoplectique) autant chez les animaux que chez les êtres humains est un détonateur puissant pour la neurogenèse.

La plasticité fonctionnelle compensatoire

Le déclin neurobiologique qui accompagne le vieillissement explique pourquoi les personnes âgées obtiennent de plus mauvais résultats que les jeunes aux tests de rendements neurocognitifs. Cependant, toutes les personnes âgées ne présentent pas toutes un rendement plus faible, certaines d'entre elles le font aussi bien que leurs homologues plus jeunes. Cette différence inespérée du rendement d'un sous-groupe d'individus du même âge a été scientifiquement étudiée. Il a alors été découvert que lorsqu'elles traitent une nouvelle information, les personnes âgées avec un plus grand rendement utilisent les mêmes zones du cerveau que les jeunes, et qu'elles utilisent également d'autres zones du cerveau que les jeunes et le reste des personnes âgées n'utilisent pas. Les chercheurs ont fait des études sur cette surexploitation des zones du cerveau des personne âgées concernées et sont arrivés à la conclusion que l'utilisation de nouveaux recours cognitifs reflète une stratégie de compensation. En présence de déficits liés à l'âge et de la diminution de la plasticité synaptique qui survient lors du vieillissement, le cerveau, une fois de plus, met en avant sa plasticité pour réorganiser ses réseaux neurocognitifs. Les études démontrent que le cerveau en arrive à cette solution fonctionnelle à travers l'activation d'autres voies nerveuses, permettant ainsi d'activer plus souvent les zones dans les deux hémisphères (ce qui se produit seulement chez les plus jeunes).

Fonctionnement et comportement : L'apprentissage, l'expérience et l'entourage

Nous avons pu observer que la plasticité est la capacité du cerveau à altérer ses propriétés biologiques, chimiques et physiques. Cependant, comme les changements dans le cerveau, le fonctionnement et le comportement changent en suivant un parcours parallèle. Ces dernières années, nous avons appris que les altérations cérébrales au niveaux génétiques ou synaptiques sont provoquées autant par l'expérience que par une grande variété de facteurs environnementaux. Les nouvelles connaissances acquises sont au cœur de la plasticité, les altérations cérébrales étant probablement la preuve la plus tangible de l'apprentissage et de la mise à disposition de celui-ci au cerveau. Le nouvel apprentissage se produit de plusieurs manières et pour plusieurs raisons au cours de notre vie. Par exemple, les enfants acquièrent de nouvelles connaissances en grande quantité, ceci engendre des changements au niveau du cerveau, significatifs à ce moment de l'apprentissage intensif. Un nouvel apprentissage peut se produire également après un dommage neurologique, par exemple à travers des lésions ou d'un accident vasculaire cérébral, lorsque les fonctions d'une zone cérébrale sont détériorées et qu'il faut apprendre à nouveau. Le besoin d'acquérir de nouvelles connaissances continuellement peut être propre à la personne et due à sa soif de connaissance. La multiplicité des circonstances durant lesquelles nous pouvons apprendre de nouvelles chose, nous amène à penser si le cerveau va changer chaque fois que nous apprenons quelque chose de nouveau. Les chercheurs semblent penser que ce n'est pas le cas. Il semble que le cerveau actualise son potentiel de plasticité à chaque fois qu'il acquière une nouvelle connaissance, et ceci si celle-ci comprend une amélioration du comportement. Afin d'apprendre à marquer physiologiquement le cerveau, le nouvel apprentissage doit comprendre des changements au niveau du comportement. En d'autres termes, le nouvel apprentissage doit être un comportement pertinent et nécessaire. Par exemple, le nouvel apprentissage qui assure la survie sera intégré par l'organisme et associé comme une conduite appropriée, comme résultat le cerveau se modifiera. Le plus important est sûrement combien une expérience est gratifiante. Par exemple, apprendre en utilisant des jeux interactifs est tout particulièrement utile pour renforcer la plasticité cérébrale. D'ailleurs, il a été démontré que cette forme d'apprentissage augmente l'activité du cortex préfrontal. De plus, il est très positif de jouer avec une promesse de récompense, comme nous l'avons traditionnellement vu avec les enfants pour les motiver à apprendre.

Comprendre les conditions qui favorisent la plasticité

Quand est-ce que le cerveau est plus ouvert au changement, lorsqu'il est exposé aux stimulations environnementales ? Il semble que les patrons de la plasticité soient différents selon l'âge. Il est vrai qu'il reste encore beaucoup à découvrir quant à l'interaction entre le type d'activité inductive de la plasticité et l'âge du patient. Néanmoins, nous savons que l'activité intellectuelle et mentale stimule la plasticité cérébrale lorsqu'il s'agit de personnes âgées en bonne santé et souffrantes de maladies neurodégénératives. Encore plus important, il semblerait que le cerveau est susceptible de changer, autant positivement que négativement au moment de la naissance de l'enfant. Des études sur des animaux ont démontré que lorsque les femelles pleines sont dans un environnement riche en stimulations positives, leurs descendances ont un plus grand nombre de synapses dans des zones spécifiques du cerveau. En revanche, lorsqu'un groupe de femelles pleines a été exposé à une lumière stressante, il a démontré que leur progéniture avait un nombre de neurones réduit dans le cortex préfrontal. Par ailleurs, il semblerait que le cortex préfrontal soit plus sensible aux influences environnementales que le reste du cerveau. Ces découvertes sont essentielles pour alimenter le débat "nature" contre "environnement", puisqu'il semblerait que l'environnement peut engendrer des changements au niveau de l'expression génétique des neurones. Comment évolue la plasticité du cerveau et quel est l'effet de la stimulation environnementale si elle est appliquée sur le long terme ? C'est une question primordiale pour les problèmes thérapeutiques et les réponses séminales qu'offre la recherche génétique chez les animaux. Il semblerait que certains gènes soient affectés, parfois même en un laps de temps très court, d'autres gènes additionnels sont affectés durant une période de stimulation plus longue, alors que d'autres ne souffrent aucun changement. Bien que l'utilisation courante du terme "plasticité" ait une connotation positive, en réalité, la plasticité fait référence à tous les changements qui se produisent dans le cerveau, y compris ceux engendrés par la détérioration du fonctionnement et du comportement. L'entraînement cognitif paraît idéal pour l'induction de la plasticité cérébrale. Il offre la pratique systématique nécessaire pour établir de nouveaux circuits de neurones et pour renforcer les connexions synaptiques entre les neurones. Cependant, comme nous avons pu observer, en l'absence d'un bénéfice tangible de la conduite, le cerveau n'apprend pas de manière efficace. D'où l'importance de personnaliser les objectifs pour la formation.

1]Définition prise de: Kolb, B., Mohamed, A., & Gibb, R., La recherche des facteurs qui sont à la base de la plasticité cérébrale sur le cerveau, Magazine sur les troubles de la communication (2010), doi: 10.1016/j.jcomdis.2011.04 0.007