Le cervelet, le cortex cérébral et l'autisme sont entrelacés

La surconnectivité ou la sous-connectivité entre des régions spécifiques du cervelet et du cortex cérébral sont liées aux enfants atteints de troubles de l'autisme.

Source: SDSU Marketing et Communications

Les neuroscientifiques ont identifié un nouveau marqueur de l'autisme basé sur une connectivité anormale entre le cervelet et le cortex cérébral. Cette étude est la première à examiner les connexions entre l'ensemble du cortex cérébral et le cervelet en utilisant l'imagerie cérébrale IRMf.

Les neuroscientifiques cognitifs de l'Université d'État de San Diego (SDSU) ont récemment découvert que chez les enfants et les adolescents atteints de troubles du spectre autistique (TSA), les connexions entre le cervelet et le cortex cérébral étaient surdéveloppées dans les régions sensorimotrices de leur cerveau.

D'un autre côté, les participants atteints d'autisme avaient une connectivité sous-développée entre les régions du cerveau impliquées dans les fonctions cognitives d'ordre supérieur telles que la prise de décision, l'attention et le langage.

L'étude d'avril 2015, «Connectivité fonctionnelle de l'état de repos cérébro-cérébelleux chez les enfants et les adolescents atteints de troubles du spectre autistique», a été publiée dans la revue Biological Psychiatry .

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Le premier auteur de l'étude, Amanda Khan, est un ancien étudiant à la maîtrise de SDSU et est actuellement candidat au doctorat à l'Université de Suffolk à Boston. Ralph-Axel Müller, un psychologue SDSU, est l'auteur correspondant de l'étude.

Pour cette étude, les chercheurs ont demandé à 56 enfants et adolescents – 28 avec autisme et 28 sans le trouble – de se concentrer sur un point focal sans penser à rien en particulier en utilisant la technologie d'imagerie cérébrale IRMf pour scanner le cerveau des enfants. La capture de cette activité spontanée a permis aux chercheurs de se concentrer sur les modèles neuronaux de base essentiels de chaque participant.

Cervelet en rouge.

Source: Wikimedia Commons / Base de données des sciences de la vie

Typiquement, les connexions sensorimotrices entre le cortex cérébral et le cervelet se développent au cours des premières années de vie. Dans un communiqué de presse, Müller a déclaré:

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Nos résultats suggèrent que les connexions sensorimoteurs en développement précoce sont fortement représentés dans le cervelet au détriment des fonctions cognitives supérieures chez les enfants atteints d'autisme.

Au moment où les fonctions cognitives supérieures commencent à se mettre en ligne, beaucoup de connexions sont déjà spécialisées. Si une partie spécifique du cerveau est déjà fonctionnellement active dans un domaine, il n'y a peut-être aucune raison pour que le cerveau la passe à un autre domaine plus tard dans la vie.

Pendant la petite enfance, un échafaudage est établi entre les différentes régions du cerveau, ce qui crée la base pour de futurs réseaux neuronaux qui seront taillés ou renforcés grâce à la neuroplasticité. La clé de l'apprentissage et de la mémoire repose sur le principe du «feu et du fil» qui crée une connectivité cérébrale entre les régions du cerveau qui travaillent le plus efficacement ensemble.

Le cerveau veut être rationalisé. Grâce à la plasticité, votre cerveau coupe les connexions entre les réseaux apparemment inutiles et renforce les connexions entre les régions du cerveau qui nécessitent des lignes de communication plus robustes.

Les réseaux de neurones sont comme les réseaux de télécommunication.

Source: Domaine Public

Vous pouvez imaginer les milliards de connexions neurales à l'intérieur et entre le cervelet et le cortex cérébral comme les anciens fils téléphoniques d'une grille de services publics similaires à ceux que l'on voit dans cette illustration de New York à partir de 1890.

Il semble que dans l'autisme, le surdéveloppement de la connectivité entre les régions sensori-motrices du cerveau monopolise les réseaux neuronaux et inhibe le câblage conjonctif qui est typiquement désigné pour servir un fonctionnement cognitif supérieur.

C'est comme si toutes les lignes de communication chez les enfants atteints de TSA étaient englouties par des connexions sensorimotrices avant que les connexions de fonctions cognitives d'ordre supérieur aient une chance de devenir une partie des autres réseaux de communication du cerveau.

"Tout ce que fait le cervelet, c'est en faire beaucoup"

Traditionnellement, la plupart des neuroscientifiques ont considéré le cervelet (en latin «Little Brain») comme ayant un rôle relativement simple de supervision de la coordination et de l'équilibre musculaire. Classiquement, les neuroscientifiques ne donnent pas beaucoup de crédit au cervelet pour les fonctions exécutives supérieures, la cognition, les troubles psychiatriques ou la régulation émotionnelle. Heureusement, ces notions obsolètes du cervelet évoluent rapidement.

J'ai été dédié à démêler les mystères du cervelet pendant plus d'une décennie. Mon père, Richard Bergland, était neuroscientifique, neurochirurgien et auteur de The Fabric of Mind (Viking). Il était obsédé par le cervelet et m'a transmis cette obsession.

Source: Viking Adulte

Le cervelet est seulement 10 pour cent du volume du cerveau, mais détient plus de 50 pour cent des neurones totaux du cerveau.

Sur la base de cette disproportion, mon père disait toujours: "Nous ne savons pas exactement ce que fait le cervelet, mais peu importe ce qu'il fait, il en fait beaucoup."

Mon père avait l'intuition que le cervelet pouvait jouer un rôle dans la fonction cognitive mais était incapable de le prouver dans son laboratoire. Il est devenu frustré par les limites de la technologie d'imagerie cérébrale du 20ème siècle mais, tragiquement, n'a pas vécu pour voir l'avènement de la technologie utilisée aujourd'hui.

Quand mon père est décédé en 2007, j'ai fait le vœu de garder mes antennes pour de nouvelles recherches sur le cervelet et de faire de mon mieux pour justifier ses croyances au sujet du cervelet à titre posthume en mémoire de lui.

J'ai "Google Alertes" sur mon smartphone réglé sur un son spécial quand une mise à jour sur le "cervelet" ou "cérébelleux" est publiée sur internet. Je suis comme un chien pavlovien qui salive quand j'entends mon téléphone ding avec une alerte Google qu'il y a une mise à jour sur le cervelet.

Inutile de dire que j'étais sur la lune hier quand j'ai eu l'alerte au sujet de cette nouvelle étude et bavait partout. Encore une fois, cette SDSU révolutionnaire est la première à examiner systématiquement les connexions entre l'ensemble du cortex cérébral et le cervelet en utilisant l'imagerie cérébrale IRMf.

Diminution de l'activité neuronale liée à un apprentissage plus rapide

Fait intéressant, une autre étude d'avril 2015 a révélé que les élèves les plus rapides dans une expérience sensorimotrice ont montré une diminution de l'activité neuronale entre des régions spécifiques du cerveau dans le cortex frontal et le cortex cingulaire antérieur.

Cette étude était une collaboration qui comprenait l'Université de Californie à Santa Barbara Scott Grafton, MD et ses collègues à l'Université de Pennsylvanie et l'Université Johns Hopkins. Leur étude, «Autonomie induite par l'apprentissage des systèmes sensorimoteurs», a été publiée dans la revue Nature Neuroscience .

Dans un communiqué de presse Grafton a décrit la recherche disant,

Il est utile de penser à votre cerveau comme contenant une très grande boîte à outils. Lorsque vous commencez à apprendre une nouvelle compétence, comme jouer un instrument de musique, votre cerveau utilise de nombreux outils différents dans une tentative désespérée de produire quelque chose qui se rapproche de la musique.

Avec le temps et la pratique, moins d'outils sont nécessaires et les zones motrices principales sont capables de supporter la plupart des comportements. Ce que montre notre étude en laboratoire, c'est qu'au-delà d'une certaine quantité de pratique, certains de ces outils cognitifs pourraient en fait entraver la poursuite de l'apprentissage.

Grafton et ses collègues ont découvert que les blocs visuels et moteurs avaient beaucoup de connectivité au cours des premiers essais, mais au fur et à mesure que l'expérience progressait, ils devenaient essentiellement autonomes. Grafton a expliqué, "la partie du cerveau qui contrôle le mouvement du doigt et la partie qui traite les stimuli visuels n'interagissait pas du tout à la fin de l'expérience."

«Les recherches antérieures sur l'imagerie cérébrale ont principalement porté sur l'apprentissage des compétences au cours de quelques jours de pratique, ce qui est stupide», a déclaré M. Grafton. Ajoutant, "Qui a jamais appris à jouer du violon dans un après-midi? En étudiant les effets de la pratique sur plusieurs semaines, nous obtenons un aperçu des changements jamais observés dans le cerveau. Ceux-ci révèlent des aperçus fondamentaux dans l'apprentissage des compétences qui s'apparentent aux types d'apprentissage que nous devons réaliser dans le monde réel. "

Le mois dernier, j'ai écrit un article sur le blog de Psychology Today , intitulé «Le cervelet influence profondément nos pensées et nos émotions», basé sur la recherche que fait Jeremy D. Schmahmann, MD à la Harvard Medical School.

Schmahmann a une théorie qu'il appelle "dysmétrie de la pensée" qui est essentiellement une hypothèse que le cervelet affine et coordonne notre apprentissage et la pensée tout comme il affine et coordonne les mouvements musculaires.

Avec l'idée de «dysmétrie de la pensée» fraîche dans mon esprit, j'ai envoyé un courriel au Dr Scott Grafton pour lui demander s'il pensait que le cervelet pourrait jouer un rôle dans la raison pour laquelle les apprenants les plus rapides montraient moins d'activité neuronale. Il a répondu: «Christopher, je ne pense pas que le cervelet puisse expliquer les changements complexes des communautés en réseau que nous observons. C'est parti pour le tour, mais il n'y a aucune évidence claire qu'il conduit ces changements. "

En essayant de faire le lien entre les dernières recherches sur le cervelet, je me demande si les découvertes de SDSU pourraient se rapprocher des recherches de Grafton et aider à expliquer comment le cervelet est «le long de la route»?

Le cervelet reste très mystérieux. Je suis optimiste que toutes ces recherches et découvertes font partie de la résolution d'un casse-tête qui pourrait un jour permettre aux chercheurs de créer des traitements révolutionnaires pour des troubles comme l'autisme.

Conclusion: La superfluidité et la psychologie positive du cervelet

Comme pour la plupart des troubles neurologiques, tout ce qui prend quelqu'un «au sud de zéro» sur l'échelle de -5 à +5 a la capacité de prendre quelqu'un au nord de zéro quand, au lieu d'être dysfonctionnel, la connectivité cérébrale et la plasticité sont optimisées.

J'ai une hypothèse que la maximisation de la fonction cérébrale et du potentiel humain peut être réalisée en optimisant l'interconnectivité entre chacun des quatre hémisphères du cerveau et en trouvant des moyens d'atténuer la plasticité préjudiciable de la surconnectivité et de la sous-connectivité.

Voici un croquis rudimentaire que j'ai fait il y a quelques années et qui illustre ma théorie de la «superfluidité», terme que j'utilise pour décrire la synchronicité de la connectivité entre la matière grise et blanche de chaque région cérébrale dans les deux hémisphères du cerveau et du cervelet. .

La "superfluidité" est créée lorsque la connectivité entre toutes les régions du cerveau est optimisée.

Source: Illustration et photographie de Christopher Bergland c. 2009

En tant que supposition éclairée, je soupçonne que la fonction cérébrale optimale est obtenue lorsque les quatre hémisphères cérébraux travaillent ensemble en parfaite harmonie au niveau électrique, chimique et architectural.

Je crois qu'un état de conscience maximal se produit lorsque tous les coins et recoins de chacun des quatre hémisphères de votre cerveau travaillent ensemble en synchronicité. J'appelle cela un état de «superfluidité» parce qu'il représente une friction absolument nulle, une entropie nulle et une viscosité nulle entre la pensée, l'action et l'émotion.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le cervelet, jetez un coup d'œil à mes précédents articles sur le blog Psychology Today :

• "Comment le cervelet est-il lié aux troubles du spectre autistique?"
• "La recherche établit un lien entre la gravité de l'autisme et les déficiences motrices"
• "Comment les cellules de Purkinje dans le cervelet sont-elles liées à l'autisme?"
• "L'autisme, les cellules de Purkinje et le cervelet sont entrelacés"
• "Le cervelet influence profondément nos pensées et nos émotions"
• "Comment la posture corporelle affecte-t-elle l'apprentissage précoce et la mémoire?"
• "Le cervelet contient de nombreux indices pour créer des robots humanoïdes"
• "Meilleure motricité liée aux meilleurs résultats académiques"
• "La coordination main-oeil améliore les compétences cognitives et sociales"
• "Trop de pensée cristallisée abaisse l'intelligence des fluides"
• "Comment le cervelet est-il lié au désordre bipolaire?"
• "La taille du cervelet est-elle liée à l'intelligence humaine?"
• "La neuroscience de savoir sans savoir"
• "Zone cérébrale primitive liée à l'intelligence humaine"
• "La Mystérieuse Neuroscience de l'Apprentissage Automatique"
• "La neurobiologie de la grâce sous pression"
• "Comment le nerf vaginal transmet-il l'instinct au cerveau?"
• "Pourquoi est-ce que l'oubli provoque l'étouffement des athlètes?"
• "Vers un nouveau modèle Split-Brain: Cerveau Brain Down"
• "Les neuroscientifiques découvrent comment la pratique est parfaite"
• "Les problèmes familiaux de l'enfance peuvent freiner le développement du cerveau"
• "La neuroscience de calmer un bébé"
• "Pourquoi la danse est-elle si bonne pour votre cerveau?"
• "La neuroscience de la réussite durable de Madonna"
• "Gesturing engage les quatre hémisphères cérébraux"
• "La Neuroscience de la Superfluidité"
• "Une raison de plus pour débrancher votre téléviseur"
• "La neuroscience de l'imagination"
• "La pratique seule peut-elle créer la maîtrise?"
• "Non. 1 Raison La pratique rend parfait "
• "Comment la pratique Hardwire Mémoire musculaire à long terme?"

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