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INTRODUCTION A LA NEUROPSYCHOLOGIE
Dr. Laurent Cleret, Iris Trinkler & Ruth de Diego Balaguer
Equipe Neuropsychologie InterventionelleINSERM U841 E1, Fac. de Médecine Paris XII et Département d'Etudes Cognitives, ENS
Aperçu de la journée
♦ Matinée:♦ Introduction générale (Ruth)♦ Modèles en neuropsychologie classique et démonstrations
(Laurent)♦ Lien avec modèles de langage (Ruth)♦ La neuropsychologie, postulats et méthodes (Iris)♦ Conclusions (Laurent, Iris, Ruth)
♦ Après-midi: Travaux pratiques♦ Présentation de cas♦ (Re-)Construction de notre modèle♦ Elaboration de tests pour soutenir notre modèle ♦ Présentation de cas supplémentaires♦ Test du modèle♦ Synthèse
Situation de la neuropsychologie par rapport aux sciences cognitives
PsychologiePhysiologie
Philosophie Neurologie
Linguistique
SCIENCESCOGNITIVES
La psychologie est la science qui :- étudie les comportements- différentes approches
Les psychologies
Représentations Représentationsprocessus
Etat 1Etat 2
La psychologie cognitive:- étudie le fonctionnement cognitif
Psychologie cogn. -connaissances sur comportement et la
cognition
La Neuropsychologie
La neuropsychologie:
Etudie le disfonctionnement cognitifsuite à des lesions cérébrales
Neurologie –connaissances sur le fonctionnement
cérébral
La Neuropsychologie
- Neuropsychologie classique lésionnelle
-Neuropsychologie cognitive fonctionnelle
pb de la lesionnelle localisationiste: réseaux, lésions
diffuses, multiplicité de lésions, lésions vasculaires,
diasquisis, lors d'absence de lésions au niveau de
l'imagerie
La neuropsychologie cognitive: Modification du comportement par
lésion cérébraleLocalisation du module lésé dans le
modèlePermet de vérifier le modèle ou de
le compléter
Représentations Représentationsprocessus
La neuropsychologie lesionelleclassique:
Modification du comportement par lésion cérébrale
Localisation des zones cérébralesessentielles pour une fonction
cognitive
Représentations Représentationsprocessus
Pluralité de techniques
Neuropsychologie
Neurophysiologie
Études de corpus
Psychophysique
Modélisation
Représentations Représentationsprocessus
Imagerie Cérébrale: Correlations anatomo-fonctionnelles des modèles
Décours temporel des étapes du traitement
Rehabilitation cognitive: Thérapies qui découlent des modèles
Rehabilitation comme instrument de vérification du modèle
Représentations Représentationsprocessus
Représentations
Rehabilitation cognitive: Thérapies qui découlent des modèles
Rehabilitation comme instrument de verification du modèle
Représentations
Représentations
processus ReprésentationsReprésentations
Représentations
Neuroscience cognitive: Relation entrel’architecture cognitive et l’architecture neurale
Les débuts de la Neuropsychologie …
Franz Joseph Gall (1758-1828) –La Phrenologie
Neuropsychologie lesionnelle. Le cas de Phineas Gage (1861)
Plannification, inhibition, raisonnement
John Hughlings Jackson (1835 - 1911) –Specialisation Hemisphere Droit Viso-spatial
Introduction d’expériences pour tester ses hypothèses
Organisation topographyquedu cerveau - épilepsie
Comprehension préservée mais troubles de production de la parole (i.e. TAN)
Contrôle du visage, bouche, langue préservé.
“Aire de Broca” : Gyrus inférieur frontal gauche (IFG)
Specialisation hemisphere gauche : aphasie avec hemiparesis droite
Paul Broca (1861)
Carl Wernicke described several cases of patients who lost the ability to comprehend speech, and to produce meaningful speech despite normal articulation, grammar and prosody. The disorder has come to be known as Wernicke’s aphasia.
“Wernicke’s area” is located in the left posterior superior temporal cortex.
Wernicke proposed a circuit for critical language functions, involving this brain area providing a perceptual role and Broca’s area providing a motor role.
Arcuate Fasciculus is the bundle of axons that connect Wernicke’s and Broca’s area, routing through the angular gyrus
Carl Wernicke (1876)
Neuropsychologie Lésionnelle
Études de casLaurent Cleret
L’anatomie globale du cerveauet ses fonctions
- Antérieur versus postérieur: fonctions exécutives vs fonctions instrumentales
- Gauche versus droite:verbal versus visuo-spatial
- Cortical versus sous-cortical:langage: lexique versus règlesmémoire: déclarative versus procédurale
G D
Des patients, des lésions…
Et des modèles théoriques pour mieux définir et comprendre les troubles
Modèle de Lichtheim (1885)
A
B
M
Perception auditiveProduction orale
A: centre des représentations auditives des mots
B: centre des représentations sémantiques
M: centre des représentations motrices des mots
Les différentes aphasies
A
B
M
Perception auditiveProduction orale
1
2
3
4
5
6
7
8
1: surdité verbale
2: aphasie de Wernicke
3: aphasie transcorticalesensorielle
4: aphasie asémantique
5: aphasie transcorticalemotrice
6: aphasie de conduction
7: aphasie de Broca
8: anarthrie
A
B
M
Perception auditive
Production orale
?
Le modèle de Lichtheim et l’anatomie
Analyse d’un trouble du langage• Débit = Fluence
• Mélodie = Prosodie• Articulation• Phrases• Informativité• Compréhension• Définition• Dénomination• Répétition• Conscience du trouble = Anosognosie• Lecture, écriture…
Patient 1:après intervention à cœur ouvert
Présentation
Présentation
• Informativité réduite• Trouble de l’articulation: désintégration phonétique
• Fluence diminuée• Conscience du trouble• Compréhension normale
Dénomination
Dénomination-répétition
• Articulation déficitaire• Répétition déficitaire• Désintégration phonétique• Simplification des consonnes• Persévération• Accès au lexique normal?
Mouvements bucco-faciaux
• Mouvements simples bucco-linguo-faciaux déficitaires
= apraxie bucco-linguo-faciale
Compréhension
Compréhension
• Comprend les ordres simples et séquences d’ordres simples
• Comprend les mots, les phrases• Ressources suffisantes en mémoire à court terme
Lecture
Lecture
• Compréhension parfaite de la lecture• Comprend les mots, les phrases• Ressources suffisantes en mémoire àcourt terme
Calcul
Calcul
• Comprend les mots, les phrases avec items verbaux concernant les nombres
• Concepts et opérations de calcul mental disponibles
• Mémoire de travail préservée• Écriture des chiffres arabes conservée
Écriture
Écriture
• Comprend les ordres• Transcodage visuo-graphémique normal
Au total
• Fluence basse• Conscience du trouble• Articulation très perturbée• Dénomination et répétition déficitaires• Compréhension normale• Apraxie bucco-linguo-faciale• Calcul normal• Lecture et écriture normales
Modèle de Lichtheim (1885)
A
B
M
Perception auditiveProduction orale
A: centre des représentation auditives des mots
B: centre des représentations sémantiques
M: centre des représentations motrices des mots
anarthrie
Anarthrie et lésion
Patient 2:tout d’un coup,
il raconte vraiment n’importe quoi…
Âge ?
Métier?
Dénomination 1
Dénomination 2
Définition
• Informativité réduite• Nouveaux mots = néologismes• Emploi d’un mot à la place d’un autre = paraphasies- phonémiques- verbales
• Construction des phrases OK• Fluence et articulation OK
Conscience du trouble
• Pas (peu) de conscience des troubles : anosognosie
Compréhension
• Trouble de compréhension majeur
Chant
• Mélodie conservée = prosodie normale• Paraphasies verbales et néologismes
Répétition
• Pas de trouble de répétition des mots et non-mots
Modèle de Lichtheim (1885)
A
B
M
Perception auditiveProduction orale
A: centre des représentation auditives des mots
B: centre des représentations sémantiques
M: centre des représentations motrices des mots
Aphasie transcorticalesensorielle
Aphasie transcorticale sensorielle
Finalement la neuropsychologie classique…
• … une taxonomie des déficits des patients• … correspondance très variable entre déficit observé et lésion
• … souvent multiples déficits et grande lésion
• … pouvoir explicatif limité des anciens modèles théoriques
Langage et cognition
• Le language est une des charactéristiquesprincipales qui distingue les humains des animaux
• C’est un système qui utilise des sons, des symboles et des gestes pour la communication
• Il y a plus de 10.000 langages et dialectes dans le monde cependant le même développementcharactérise tous les enfants.
• Malgré la variabilité dans certains aspects (ordresujet-verbe, syntaxe, etc.) tous les humainsutilisent le langage (langage des signes inclus)
• Ceci suggère que le cerveau humain a développédes systèmes de traitement spécifiques pour le langage qui sont là dés la naissance.
La structure du système linguistique• Les données de sujets sains et avec des lésions
spécifiques indiquent que ce système comprend des sous-composantes intégrées mais différenciées.
• Les modèles varient mais en général le cadre généralconsidère une différentiation entre perception et production (modules d’input et output), pour le matériel linguistique parlé et écrit
Les représentationsComprehension et production opèrent sur different types de representations stockées à différents niveaux et dans chaquemodalité:
orthographe: structure visuelle des motsphonologie: structure sonore des motssemantique: concepts / sens des motsgrammaire: règles (stockage + traitement)
Les différentesreprésentationset niveaux sontintiment reliés
Neuroscience cognitive: Relation entrel’architecture cognitive et l’architecture neurale
• Recherche a chaque niveau pour une spécification plus précise :
• Deux exemples:– Lexique– Sémantique
Comment est organisé notrelexique ?
Semantic features
Lexical nodes
Phonological segments
(Effet de fréquence)
Comment est organisé la sémantique ?
Semantic features
Lexical nodes
Phonological segments
Réseau Sémantique
Continuums : Continuums :
- Animé // Inanimé – Fonctionnel // Sensoriel- Imagibilité
Dissociations catégorie-
spécifiques:
-Hypothèse Fonctionelle
(Tyler and Moss;
Kosslyn)
- Hypothèse évolutioniste
(Caramazza)
Localisation des lesions dansles cas cliniques observés
Patient 1
Travaux pratiques
• Cas KSR (Rapp and Caramazza, 2002)
CAS KRS(Rapp and Caramazza, 2002)
43 ans
- Niveau éducatif universitaire
- Infarctus artère cérébrale moyenne
- Caudé gauche, Broca, Wernicke et gyrus supramarginal
Travaux pratiques
1. Présentation de la question2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza,
2002):– Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation– Dissociations observées (Résultats) - Présentation
3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ?
4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs?5. Groupement en fonction des préférences6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient
aider à mieux localiser la différentiation7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas
- Crepaldi et al. 2006- Bi et al. 2007
?
Travaux pratiques
1. Présentation de la question2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza,
2002):– Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation– Dissociations observées (Résultats) - Présentation
3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ?
4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs?5. Groupement en fonction des préférences6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient
aider à mieux localiser la différentiation7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas
- Crepaldi et al. 2006- Bi et al. 2007
N V N V
Travaux pratiques
1. Présentation de la question2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza,
2002):– Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation– Dissociations observées (Résultats) - Présentation
3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ?
4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs?5. Groupement en fonction des préférences6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient
aider à mieux localiser la différentiation7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas
- Crepaldi et al. 2006- Bi et al. 2007
Réseau Sémantique
Continuums (Continuums ( BirdBird et et alal . 2000): . 2000):
- Animé // Inanimé – Fonctionnel // Sensoriel- Imagibilité
?Obj Act
?Obj Act
Obj Act
Travaux pratiques
1. Présentation de la question2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza,
2002):– Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation– Dissociations observées (Résultats) - Présentation
3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ?
4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs?5. Groupement en fonction des préférences6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient
aider à mieux localiser la différentiation7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas
- Crepaldi et al. 2006- Bi et al. 2007
Travaux pratiques
1. Présentation de la question2. Travail en groupe du cas pratique (Rapp and Caramazza,
2002):– Localisation du niveau du trouble dans le modèle - Présentation– Dissociations observées (Résultats) - Présentation
3. Comment modifier le modèle pour introduire les résultats ?
4. Pourrait-on localiser le trouble ailleurs?5. Groupement en fonction des préférences6. Possibles tests et profils de patients qui pourraient
aider à mieux localiser la différentiation7. Travail en groupe: résultats de deux études de cas
- Crepaldi et al. 2006- Bi et al. 2007
Références
• Rapp and Caramazza (2002). Selective difficulties with spoken nounsand written verbs. Journal of Neurolinguistics, 15. 373-402.
• Bird et al. (2000). Why Is a Verb Like an Inanimate Object? Grammatical Category and Semantic Category Deficit. Brain andLanguage, 72. 246-309
• Crepaldi, Aggujaro et al. (2006). Noun–verb dissociation in aphasia: The role of imageability and functional locus of the lesion. Neuropsychologia, 44. 73-89
• Bi, Han et al. (2007). Nouns, verbs, objects, actions, and the animate/ inanimate effect. Cognitive Neuropsychology, 24 (5). 485-504
---
• Shapiro and Caramazza (2003). The representation of grammatical categories in the brain. Trends in Cognitive Sciences, 7 (5). 201-206
Postulats et Méthodes de la Neuropsychologie
• Postulats– Isomorphisme esprit - cerveau – Modularité– Restructuration des fonctions limitée
• Méthodes– Dissociation et double dissociation– Cas unique vs étude de group– Combinaison de méthodes
Les Postulats de la Neuropsychologie
INSERT
HERE
RUTH'S
MODEL
• Modularité:– Module: Centre fonctionnel isolable àl'intérieur d'une architecture
Modularité
• J. Fodor (1983): propriétés saillantes des modules1. spécialisation2. “cloisonnement” informationnel3. automaticité4. rapidité5. systématicité de leurs déficits6. (associations à des structures neuronales
spécifiques)
Modularité
Modularité
Les Postulats de la Neuropsychologie
INSERT HERE
RUTH'S MODEL
+ lésions
• Réstructuration des fonctions limitée:
Les Postulats de la Neuropsychologie
• Réstructuration des fonctions limitée ->– Thérapies découlent des modèles– Rehabilitation comme instrument de vérification du modèle
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• Complémentarité• Compensation
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• Complémentarité et compensation:
Input
Apprentissage
non-
déclarative/impli-
cite/ habitudes
Apprentissage
déclarative
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• Complémentarité et compensation:
Input
striatumlobe médio-
temporal
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• Complémentarité et compensation:
Input
Apprentissage
non-
déclarative/impli-
cite/ habitudes
Apprentissage
déclarative
«flexible»
"one shot" "par x répetitions"
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006)
– présentation de paires d'objets– sujet doit choisir l'objet gagnant– sujets sains apprennent rapidement ces discrimination
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006)
Input
striatumlobe médio-
temporal
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006)
Input
Apprentissage
non-
déclarative/impli-
cite/ habitudes
Apprentissage
déclarative
«flexible»
"one shot" "par x répétitions"
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006)
– patients avec sévère amnesie (suivant dommage au lobe médio-temporal) arrivent quand même àapprendre la tâche, mais• plus lentement• sans connaissance explicite des associations• incapable de choisir les items gagnant du tas entier• performance habituel, automatic• certains items “just seemed right”
Exemple de restructuration de fonctions limitée
• e.g. apprentissage: tâche de discrimination concurrente (de Yin & Knowlton 2006)
Input
Apprentissage
non-
déclarative/impli-
cite/ habitudes
Apprentissage
déclarative
«flexible»
"one shot" "par x répétitions"
0
20
40
60
80
100
% correct
Récence Familiarité
contrôles lésion temporale
Simple Dissociation Double Dissociation
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% correct
Récence Familiarité
lésion temporale lésion frontale contrôles
Important: Effet de plafond / Effet de plancher
Méthodes: Dissociation et double dissociation
Méthodes: Cas unique vs étude de groupe
• Etude de cas unique– étudier »à fond« un patient (ou un petit nombre de patients)
– e.g. aphasics– dissociations dans le même patient
– critique: représenta-tivité/typicalité:
• Etude de groupe– étudier la moyenne de performance d'un groupe (distribution)
– e.g. patients de Huntington
– chevauchement de lésions
– limitation de magni-tude
Méthodes: Cas unique vs étude de groupe
patient X
patient Y
patient Z
Méthodes: Cas unique vs étude de groupe
Superposition de la lésion parieto-
occipitale commune aux trois patients
Ethique en neuropsychologie
• Balance entre intérêt scientifique et bénéfice pour le patient
• Populations à risque• Confidencialité• Debriefing écrit après l'expérience• Liberté de quitter l'étude• Distribution des sujets dans les groupes expérimentaux