Hoja de repaso: Introduction aux neurosciences cognitives

📋 Plan du Cours

1. Neurosciences cognitives et cognition biologique
2. Tout et parties de la cognition
3. Histoire du lien cerveau esprit
4. Localisation des fonctions cérébrales
5. Découverte des neurones et signaux
6. Rationalisme et empirisme en psychologie
7. Courants psychologiques du structuralisme au behaviorisme
8. Cognitivisme et connexionnisme
9. Niveaux d’analyse du neurone au comportement
10. Méthodes et implications théoriques

📖 1. Neurosciences cognitives et cognition biologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurosciences cognitives : Domaine scientifique qui relie les mécanismes biologiques du cerveau aux processus cognitifs observables.
• Cognition biologique : Idée selon laquelle les fonctions mentales sont réalisées par des mécanismes neuronaux et leurs interactions.
• Neuropsychologie : Champ qui étudie les liens cerveau–cognition à partir de perturbations et de profils observés chez l’humain.
• Approches des neurosciences cognitives : Ensemble de démarches visant à expliquer comment des processus cognitifs sont produits par le cerveau.

📝 Points essentiels

• Les neurosciences cognitives cherchent à expliquer comment des processus comme mémoire, attention, perception ou langage sont réalisés par des mécanismes neuronaux sous-jacents.
• La cognition produit un comportement cohérent à partir de plusieurs processus (mémoire, attention, perception, motricité, décision, action, langage).
• Le cerveau n’est pas impliqué de façon identique dans toutes les fonctions, ce qui soutient l’idée de spécialisation en « modules ».
• La question « tout et parties » oppose l’idée d’une pensée portée par l’ensemble du cerveau à celle d’une contribution différenciée de régions et de connexions.
• Les neurosciences cognitives s’inscrivent dans une histoire où le lien cerveau–pensée passe d’abord par la découverte du cerveau et de ses modes de fonctionnement.
• La neuropsychologie fait partie des disciplines mobilisées pour relier observations cognitives et organisation cérébrale.

💡 Astuce mémo

Cerveau → Cognition : « neurones + réseaux = fonctions » (tout fait sens, mais pas tout pareil).

📖 2. Tout et parties de la cognition

🔑 Notions clés & Définitions

• Momification égyptienne : En Égypte ancienne, pratique funéraire où le cerveau est retiré et le cœur est conservé comme organe central.
• Trépanation : Intervention ancienne consistant à ouvrir le crâne, dont la cause exacte reste inconnue sur la période décrite.
• Pneuma : Notion antique d’un souffle transmis à la naissance, reliant psyché et corps via la circulation dans le sang.
• Triades de Galien : Modèle de Galien reliant foie-cœur-cerveau et reliant aussi veines, artères et nerfs à des fonctions distinctes.
• Esprits de Galien : Théorie des trois esprits (naturel, vital, animal) où l’esprit animal est localisé dans le cerveau.

📝 Points essentiels

• Vers -3000 av. J.-C., la momification égyptienne retire le cerveau et place le cœur au centre de la psyché.
• Entre -3700 et -2200 av. J.-C., la trépanation est attestée mais sa cause reste inconnue.
• Dans l’Antiquité, le cœur est considéré comme central pour la psyché plutôt que le cerveau.
• La pneuma circule dans le sang et sert de lien entre psyché et corps, permettant aussi le mouvement des membres.
• Galien (129–200) propose un fonctionnement en triades reliant foie-cœur-cerveau et veines-artères-nerfs.
• Galien décrit trois esprits (naturel, vital, animal) et place l’esprit animal dans le cerveau.

💡 Astuce mémo

Cœur→psyché (Égypte) ; Pneuma→sang→mouvement ; Galien→3 esprits (animal au cerveau).

📖 3. Histoire du lien cerveau esprit

🔑 Notions clés & Définitions

• Aphasie de Broca : L’aphasie de Broca est un trouble de l’expression du langage associé à une lésion du cortex frontal gauche postérieur.
• Dominance hémisphérique : La dominance hémisphérique désigne la spécialisation fonctionnelle des hémisphères, notamment pour le langage et la relation avec la manualité.
• Topographie corticale : La topographie corticale est l’idée que des régions du cortex correspondent à des parties du corps, observée notamment dans l’épilepsie.
• Doctrine neuronale : La doctrine neuronale affirme que le système nerveux est constitué d’unités de base, les neurones, qui organisent son fonctionnement.
• Synapse : La synapse est un point de contact où les neurones communiquent entre eux.

📝 Points essentiels

• Le cas de Paul Broca avec le patient Tan montre une aphasie d’expression liée à une lésion du cortex frontal gauche postérieur, ce qui réfute la phrénologie tout en soutenant la localisation de fonctions.
• Le débat sur la localisation des fonctions est relancé par la cohérence entre langage et cortex gauche, ainsi que par la dominance hémisphérique liée à la manualité droite.
• Hughlings Jackson observe chez des patients épileptiques un lien entre les parties du corps stimulées et une topographie du cortex.
• Jackson défend qu’une lésion ne provoque pas forcément une perte complète de fonction, ce qui suggère une contribution de plusieurs régions à une même fonction.
• Jackson distingue le fait de localiser une lésion qui rend muet et le fait de localiser le langage, en affirmant que le langage ne se réduit pas à un seul point du cerveau.
• La découverte des neurones (1906) établit la doctrine neuronale et décrit des unités connectées entre elles via des synapses.

💡 Astuce mémo

Broca→Tan (langage) ; Jackson→carte du corps ; Cajal→neurones + synapses.

📖 4. Localisation des fonctions cérébrales

🔑 Notions clés & Définitions

• Polarité nerveuse : Notion de physiologie décrivant que le message nerveux se propage avec une organisation électrique directionnelle le long des neurones.
• Potentiel d’action : Phénomène électrique bref d’un neurone qui correspond à la décharge du message nerveux observée dans les fibres axonales.
• Edgar Douglas Adrian : Chercheur qui étudie au début du XXe siècle des axones sensoriels individuels et observe leurs potentiels d’action.
• Électroencéphalogramme EEG : Enregistrement de l’activité électrique cérébrale réalisé à partir d’électrodes placées sur le crâne.
• Ondes alpha : Oscillations d’environ 10 Hz reflétant l’activité électrique synchronisée de millions de neurones captée par une électrode.

📝 Points essentiels

• La polarité du message nerveux renvoie à une propagation électrique organisée le long des fibres nerveuses.
• Edgar Douglas Adrian étudie des fibres d’axones sensorielles une par une et relie l’activité observée aux potentiels d’action.
• Hans Berger enregistre l’activité cérébrale via un électroencéphalogramme (EEG) à l’aide d’électrodes sur le crâne.
• Les électrodes EEG mesurent des variations du champ électrique produites par l’ensemble de l’activité de millions de neurones.
• L’activité EEG est oscillatoire, notamment avec un signal d’ondes alpha autour de ~10 Hz.
• Les ondes alpha correspondent à une activité de champs électriques synchronisés captée à travers une électrode.

💡 Astuce mémo

Adrian = axone unique (potentiel d’action) ; Berger = crâne entier (EEG) ; Alpha = ~10 Hz.

📖 5. Découverte des neurones et signaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Méthode psychophysique : Méthode expérimentale qui relie des sensations rapportées à des propriétés physiques des stimulations sensorielles.
• Loi de Weber-Fechner : Loi reliant la perception de la différence entre deux stimulations à leur intensité, via une relation proportionnelle.
• Just-noticeable-difference : Différence minimale de stimulation que l’on peut détecter, utilisée pour mesurer la sensibilité perceptive.
• Introspection : Procédé consistant à utiliser le vécu conscient comme source de connaissance sur la perception.
• Gestaltisme : Courant qui étudie la perception comme une organisation globale, où la forme perçue prime sur les détails.

📝 Points essentiels

• La psychophysique étudie le lien entre sensations (détecter un son) et propriétés psychophysiques (intensité du son).
• La loi de Weber-Fechner formalise la perception de différence avec une relation du type $\Delta I / I = k$.
• La just-noticeable-difference correspond à la différence juste détectable entre deux stimulations.
• L’introspection est adoptée pour connaître la perception, mais elle est critiquée par les behavioristes.
• Le gestaltisme apparaît vers 1900 en réaction au structuralisme et au behaviorisme, en s’appuyant sur la phénoménologie du « je ».
• Le gestaltisme affirme que le tout est plus que la somme des parties et que la forme s’impose aux détails.

💡 Astuce mémo

Weber-Fechner : « $\Delta I$ proportionnel à $I$ » → la différence détectable suit l’intensité.

📖 6. Rationalisme et empirisme en psychologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Conditionnement classique : Le conditionnement classique est un apprentissage associatif où un stimulus devient prédictif d’un autre et déclenche une réponse.
• Petit Albert : Le petit Albert est une expérience de conditionnement de la peur utilisée pour montrer l’apprentissage par association.
• Skinner box : La Skinner box est un dispositif expérimental permettant d’étudier le conditionnement opérant chez l’animal.
• Conditionnement opérant : Le conditionnement opérant est un apprentissage des comportements modifié par des renforcements et des punitions.
• Loi de Hebb : La loi de Hebb décrit que des neurones activés ensemble tendent à renforcer leurs connexions.

📝 Points essentiels

• Les travaux de Pavlov servent de base au behaviorisme : le cerveau n’est pas vu comme prédéterminé, et le comportement est appris par associations.
• L’expérience du petit Albert illustre un conditionnement de la peur obtenu par association entre stimuli.
• Skinner (≈1930-1960) étudie chez le rat le conditionnement des comportements via renforcements et punitions dans une boîte expérimentale.
• Le conditionnement opérant s’appuie sur l’idée que les conséquences d’un comportement modifient la probabilité de sa répétition.
• La remise en cause du behaviorisme insiste sur le rôle de la structure et du fonctionnement de l’organisme, notamment du système nerveux, dans l’expression du comportement.
• Penfield et Jasper (1954) développent la procédure de Montréal pour traiter l’épilepsie en localisant puis détruisant le foyer épileptique lors d’une chirurgie, afin d’identifier des zones corticales motrices et sensori­

💡 Astuce mémo

Pavlov→peur associée (Petit Albert) ; Skinner→boîte→conséquences (renforcement/punition) ; Hebb→neurones ensemble→connexions.

📖 7. Courants psychologiques du structuralisme au behaviorisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Cognitivisme : Courant qui explique la pensée comme un traitement d’information, souvent représenté par des opérations sur des symboles.
• Métaphore cerveau-ordinateur : Idée selon laquelle le cerveau fonctionne comme un ordinateur, réalisant des traitements de l’information pour produire la cognition.
• Mémoire déclarative : Type de mémoire liée à la récupération consciente d’informations, distincte des mémoires de type procédural.
• Mémoire procédurale : Type de mémoire qui concerne des habiletés et des actions apprises, distincte de la mémoire déclarative.
• Connexionnisme : Courant qui attribue les phénomènes mentaux à l’activité de réseaux de neurones, sans traitement symbolique.

📝 Points essentiels

• Le cognitivisme naît de l’assimilation de l’apprentissage à un traitement d’information comparable au mode humain.
• La cognition est décrite comme des traitements d’information symbolique, inspirés par la métaphore du cerveau-ordinateur.
• Brenda Milner étudie le patient HM et met en évidence des systèmes de mémoire distincts, dont la mémoire à court terme, la mémoire à long terme et la mémoire procédurale.
• Le lien entre l’hippocampe et l’accès à la mémoire à long terme soutient la séparation entre mémoire déclarative et mémoire procédurale.
• George Miller (1956) propose une approche informationnelle de la psychologie, notamment pour la mémoire et le langage, avec l’idée du « magical number plus or minus 2 ».
• Noam Chomsky (1956) défend l’existence de règles grammaticales innées qui structurent le langage des enfants, et relie le comportement à l’organe biologique (le cerveau).

💡 Astuce mémo

Cognitivisme = « cerveau-ordinateur » (symboles) ; Connexionnisme = « réseaux de neurones » (émergence).

📖 8. Cognitivisme et connexionnisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Cognition à plusieurs échelles : Approche qui étudie la cognition en reliant des mécanismes neuronaux à des niveaux allant du neurone au comportement.
• Potentiel d’action : Signal électrique bref produit par les neurones, servant de support à l’information traitée.
• Aire fusiforme des visages : Région du lobe temporal inférieur impliquée dans la perception des visages, notamment l’identité faciale.
• Prosopagnosie : Déficit de reconnaissance de l’identité des visages associé à une destruction de l’aire fusiforme des visages.
• Connectivité neuronale : Ensemble des connexions synaptiques entre neurones qui détermine les circuits réalisant les traitements cognitifs.

📝 Points essentiels

• La cognition peut être étudiée à plusieurs niveaux d’intégration, du neurone jusqu’à l’organisme entier.
• Les potentiels d’action constituent le signal informationnel des neurones.
• On peut mesurer la réponse neuronale pendant que l’organisme se comporte pour relier niveau neuronal et comportement.
• L’aire fusiforme des visages (Fusiform Face Area) s’active lors de la perception des visages, observée à la fois chez des neurones individuels et dans des ensembles.
• La prosopagnosie est liée à la destruction de la FFA et se traduit par un déficit de reconnaissance de l’identité des visages.
• L’activité de la FFA est interprétée comme une représentation cérébrale de l’information d’identité faciale.

💡 Astuce mémo

FFA = Faces For Adults (visages → identité).

📖 9. Niveaux d’analyse du neurone au comportement

🔑 Notions clés & Définitions

• Connectivité neuronale : La connectivité neuronale décrit les liaisons synaptiques entre neurones, qui servent de support aux circuits de traitement de l’information.
• Connectivité structurelle : La connectivité structurelle correspond à l’organisation anatomique des connexions entre structures neuronales, souvent évaluée via les fibres de substance blanche.
• Connectivité fonctionnelle : La connectivité fonctionnelle mesure comment des régions ou neurones coordonnent leur activité pour soutenir un processus cognitif et un comportement.
• Neuroplasticité : La neuroplasticité désigne l’évolution dans le temps de l’influence entre neurones, modifiant le traitement de l’information et les fonctions cognitives.
• Réseau par défaut : Le réseau par défaut est un exemple de connectivité fonctionnelle où des régions montrent une coordination d’activité liée à des états cognitifs.

📝 Points essentiels

• Les dendrites sont le lieu d’intégration des informations, et les synapses relient les neurones pour former des circuits.
• La connectivité entre neurones n’est pas totale : tous les neurones ne sont pas connectés entre eux.
• Les circuits neuronaux déterminent par où passent les traitements impliqués dans les processus cognitifs.
• La connectivité structurelle s’étudie sur différentes distances et s’appuie sur la mesure de fibres nerveuses (substance blanche).
• La connectivité fonctionnelle repose sur la coordination entre activités distantes, notamment via la corrélation et la coïncidence temporelle.
• Le réseau par défaut illustre une connectivité fonctionnelle reliant coordination d’activité et processus cognitifs/états mentaux.

💡 Astuce mémo

Structure = fibres (anatomie) ; Fonction = synchronie (corrélation temporelle).

📖 10. Méthodes et implications théoriques

🔑 Notions clés & Définitions

• Dualisme cartésien : Le dualisme cartésien affirme que matière et pensée relèvent d’essences différentes et n’ont pas les mêmes propriétés.
• Monisme leibnizien : Le monisme leibnizien soutient que l’esprit n’est pas séparé de la matière et en constitue une forme.
• Réductionnisme : Le réductionnisme consiste à expliquer des phénomènes mentaux complexes par des principes physiques plus simples, en jugeant l’explication suffisante.
• Physicalisme non-réductionniste : Le physicalisme non-réductionniste admet que le mental dépend de la matière physique, sans réduire ses propriétés à celles des composants fondamentaux.
• Matérialisme émergent : Le matérialisme émergent affirme que des structures physiques complexes produisent des propriétés nouvelles non réductibles à la somme des propriétés des éléments.

📝 Points essentiels

• Le dualisme cartésien sépare strictement les propriétés du corps et celles de la pensée, ce qui limite l’accès scientifique à l’esprit.
• Le monisme leibnizien traite l’esprit comme une modalité de la matière, ce qui supprime la séparation ontologique corps–esprit.
• Le réductionnisme vise une explication « simple → complexe » en ramenant le mental à des principes physiques et en considérant la réduction comme suffisante.
• Le physicalisme non-réductionniste accepte l’émergence du mental à partir du physique, tout en refusant que les propriétés mentales soient identiques à celles du niveau physique fondamental.
• Le matérialisme émergent explique la conscience comme un phénomène neuronal qui ne se réduit pas à l’addition des activités de neurones individuels.
• La cognition computationnelle considère la cognition comme traitement d’information dans le système nerveux, avec peu ou pas de rôle du reste du corps et de ses contraintes vivantes.

💡 Astuce mémo

Dualisme = deux natures; Réductionnisme = simple→mental; Non-réduction = mental dépend mais ne se confond pas; Émergence = propriétés nouvelles; Computationnel = cerveau-calcul; Incarné = corps+monde+contraintes.

📅 Repères chronologiques

Date	Événement
-3000AvJC	Momification égyptienne : cerveau retiré, cœur central pour la psyché
-3700 -2200 AvJC	Trépanation attestée (cause inconnue sur la période décrite)
129 -200	Claude Galien : triades foie-cœur-cerveau et trois esprits (naturel, vital, animal)

📊 Tableaux de synthèse

Courants en psychologie (succession)

Courant	Période repère	Idée centrale
Structuralisme	~1850	Psychologie expérimentale : association entre sensations et propriétés psychophysiques (méthode psychophysique, introspection)
Behaviorisme	~1890 puis ~1930-1960	Étude du comportement observable : associations stimulus-réponse, conscience non utile (conditionnement classique puis opérant)
Cognitivisme	~1950	Métaphore cerveau-ordinateur : cognition comme traitement d’information symbolique

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre localisation et perte complète : une lésion peut rendre muet sans localiser le langage comme un “point unique” (Jackson).
2. Croire que la phrénologie est une théorie scientifique : elle est présentée comme réfutée et pseudoscientifique.
3. Mélanger mémoire déclarative et procédurale : HM sert à distinguer des systèmes de mémoire (déclarative ≠ procédurale).
4. Interpréter EEG/ondes alpha comme “activité d’un seul neurone” : l’EEG capte des variations de champs produits par millions de neurones.
5. Réduire le cognitivisme au connexionnisme : cognitivisme = traitement symbolique (métaphore ordinateur), connexionnisme = réseaux de neurones, non-symbolique.
6. Penser que le behaviorisme nie tout rôle du cerveau : le cours insiste plutôt sur l’étude du comportement observable et la critique de la conscience utile.
7. Confondre connectivité structurelle et fonctionnelle : structurelle = anatomie (fibres/substance blanche), fonctionnelle = corrélation/coïncidence temporelle liée à un processus.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer ce que cherchent à comprendre les neurosciences cognitives : mécanismes biologiques des processus cognitifs et réalisation par des mécanismes neuronaux sous-jacents.
2. Décrire la question “tout et parties” : comportement cohérent issu de plusieurs processus et idée de spécialisation en modules (tout le cerveau n’est pas impliqué pareillement).
3. Rappeler les repères historiques du lien cerveau–pensée : momification (-3000AvJC), trépanation (-3700 -2200 AvJC), Antiquité (cœur central), Galien (129 -200).
4. Présenter Galien : triades foie-cœur-cerveau et veines-artères-nerfs, et trois esprits (naturel, vital, animal) localisé dans le cerveau.
5. Expliquer comment la phrénologie propose la localisation via la forme du crâne et pourquoi elle est réfutée (ex : Broca, Flourens).
6. Raconter le raisonnement de Broca avec le patient Tan : aphasie d’expression et lésion du cortex frontal postérieur gauche, en lien avec la localisation des fonctions.
7. Expliquer l’apport de Hughlings Jackson : représentation topographique du corps dans le cortex et distinction “localiser une lésion muette” vs “localiser le langage”.
8. Décrire la découverte des neurones (1906) et la doctrine neuronale : unités de base connectées via des synapses.
9. Expliquer la nature de l’impulsion électrique : polarité, potentiels d’action, et rôle d’Adrian ; puis décrire l’EEG (Berger) et les ondes alpha (~10Hz).
10. Comparer rationalisme vs empirisme : origine de la connaissance (raison vs expérience sensorielle) et auteurs cités (Descartes/Leibniz vs Locke/Hume/Mill).
11. Maîtriser la succession des approches en psychologie : structuralisme (~1850), gestaltisme (~1900), (pré-)behaviorisme (~1890), behaviorisme (Watson/Skinner, Pavlov, petit Albert, skinner box), puis cognitivisme (~1950)
12. Expliquer les niveaux d’analyse et méthodes : du neurone au comportement (potentiels d’action), connectivité structurelle vs fonctionnelle (corrélation/coïncidence), et exemples (FFA/prosopagnosie, réseau par défaut).
13. Distinguer réductionnisme, physicalisme non-réductionniste et matérialisme émergent, puis opposer cognition computationnelle vs cognition incarnée (rôle du corps et de l’environnement).