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Sciences de la vie et de la Terre

Neuroplasticité

25 / 12 / 2009 | Patrice Nadam

Le cédérom Neuroplasticité, élu logiciel RIP en 2008, compile un ensemble d’animations interactives, de résultats expérimentaux, de tests et de vidéos permettant de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et de découvrir la notion de plasticité cérébrale. Un menu, sous forme de tableau, classe les 24 modules proposés par ordre alphabétique.

1- Présentation des 24 modules :

1.1- Aires cérébrales

Ce module est un exercice d’auto-évaluation classique. Il propose de retrouver les fonctions de certaines zones de l’encéphale par l’étude de cas cliniques historiques. Le survol, à la souris, de zones repérées sur une vue gauche de l’encéphale (sans que cela ne soit précisé) permet d’afficher les symptômes observés. Il suffit ensuite, par un glisser-déposer, d’indiquer la fonction correspondante de la zone.

1.2- Amputation

Ici, sont présentés des résultats d’expériences de dénervation, d’amputation et de stimulation de la main chez le Chimpanzé. On observe également les conséquence d’amputation et de greffe de membres chez l’Homme. On abord donc, avec ce module, les notions de « représentations corticales » et de membres fantômes. La notion d’homonculusest également abordée.

1.3- Colonne de dominance oculaire

On découvre, ici, la notion de colonnes de dominance oculaire. Pour tenter d’étudier leur mise en place, en période périnatale, cinq expériences sur le chat sont proposées (rotation, suture de l’œil...). Les résultats sont présentés sous forme de graphes. Au lecteur de les analyser pour tenter de répondre à la problématique posée. En fin de module, une page « Ce qui se dégage de ces manipulations » fournit les conclusions attendues. 

1.4- Cortex moteur

Vue plongeante sur le cerveau dégagé d’un crâne trépané d’un patient. Placés en conditions de recherche, armés d’électrodes de stimulation, nous voilà partis à la découverte des zones impliquées dans la motricité ! Ce module est une petite animation interactive permettant d’aborder la notion de cortex moteur.

1.5- Cortex sensitif

Par un procédé analogue à celui proposé dans le module précédent Cortex moteur, on est amené, ici, à découvrir la localisation du cortex sensitif.

1.6- Cortex « Tonneaux »

La théorie des « tonneaux », qu’utilise Mouncastle pour décrire l’organisation du cortex, nous est expliquée ici. Une animation permet d’afficher progressivement les informations explicatives.

1.7- Discrimination spatiale

Ce module sert de support à une expérience à réalisable, « en vrai », en classe : la détermination de la discrimination tactile à l’aide d’un tactilomètre. Les zones à tester sont indiquées (doigt, pouce, paume ….). Il suffit de saisir, au clavier, les valeurs obtenues. On peut ensuite comparer ses résultats aux valeurs moyennes proposées par le logiciel.

1.8- Encéphale-anatomie

On découvre ici la structure de l’encéphale humain. Pour l’échelle macroscopique, une petite animation permet d’afficher (sans aucune indication d’orientation !) une coupe verticale et une coupe longitudinale de l’encéphale.


La partie Microscopique nous fait découvrir l’ultrastructure du cortex et son organisation en couches. Une animation reprend le principe de l’expérience de Mouncastle et permet de découvrir la théorie des tonneaux.

1.9- Encéphalogenèse et neurogenèse

D’un point de vue macroscopique, une animation présente la mise en place, chez l’embryon, du tube neural et la formation, à l’avant, de l’encéphale.
A l’échelle microscopique, une seconde animation nous présente les étapes, de prolifération, migration et différenciation des cellules neurales

1.10- Environnement et plasticité

Ici encore, sont présentés les résultats expérimentaux. Des rats sont élevés, durant trente jours, dans différents environnements ( milieu appauvri, standard ou enrichi). Après les trente jours, ils sont sacrifiés et on compte le nombre de ramifications réalisées par les neurones de leur cortex occipital (ce qui traduit leur capacités d’apprentissage). Les différences obtenues permettent de conclure sur la plasticité cérébrale.

1.11- Homonculus

Présentation des homuncules sensitif et moteur humain. Un petit jeu propose de retrouver les représentation ceux de quelques mammifères.

1.12- Innervation musculaire

Ce module est une simple animation montrant les étapes successives de la mise en place des connexions des neurones avec les fibres musculaires. Cette animation doit permettre de répondre à la question « par quel processus une fibre musculaire peut être connectée à une fibre nerveuse ? »

1.13- Lobes cérébraux et fonctions

Présentation des lobes cérébraux. Le survol des différents noms (et non des différentes zones) affiche les fonctions correspondantes. Une seconde présente les différences entre les deux hémisphères.

1.14- Message afférent – voie sensitive

Ce module est une animation permet d’afficher et d’expliquer, pas à pas, la progression du message sensitif jusqu’au cerveau.

1.15- Message efférent – voie motrice

De la même façon que le module précédent, la voie motrice est expliquée dans ce module.

1.16- Marquage radioactif

Une animation montre le cheminement (sans en expliquer l’origine) d’un acide aminé radioactif, injecté dans l’œil d’un animal et permettant de révéler l’organisation des neurones au niveau du thalamus et du cortex. Cette animation est réutilisée dans le module 3 sur les colonnes de dominance.

1.17- Mémoire

On y découvre la Plasticité synaptique. Les modifications anatomo-fonctionnelles nous sont présentées. Des expériences d’habituation et de sensibilisation sur l’Aplysie nous sont relatées ainsi que les expériences sur la potentialisation à long terme. Le tout accompagné de tests de mémoire.
Un texte et un schéma servent de synthèse à cette étude.

1.18- Neurones

Ce module présente les différents types de neurones. Le survol de chaque type donne un panneau explicatif plus complet

1.19- Organes des sens

Comme son nom l’indique, ce module donne le nom des organes des sens... rien de plus !

1.20- Période critique

Ce module, à relier à la théorie des Tonneaux, permet de découvrir la notion de période critique durant laquelle la mise en place des tonneaux est dépendante de l’environnement.
Une animation simule l’expérience de suture de l’œil droit, faite sur des chatons. On peut choisir le moment de l’opération et découvrir le résultats au niveau des tonneaux (répartition de l’innervation œil droit- œil gauche) et déterminer si la période critique est dépassée.

1.21- Plasticité : exemples

A partir d’un schéma bilan, on retrouve les trois formes de plasticité (développementale, synaptique et réactionnelle)
Plasticité développementale permet de retrouver les modules Innervation musculaire (module 12), Neurogenèse (module 9) et Colonne de dominance oculaire (module 3). De nouvelles informations sont également apportées : une page sur la notion de mort cellulaire et des expériences, sur un embryon de poulet, de greffe surnuméraire ou d’ablation de bourgeon de membre.
Plasticité synaptique correspond au module Mémoire (module 18).
Plasticité réactionnelle repend les expériences de rotation de l’œil de chat (module 6) les expériences sur les doigts de chimpanzé et les constatation lors d’amputations et de greffes de mains humaines (module 2). Mais c’est aussi l’occasion d’obtenir des informations sur la maladie de Parkinson et ses traitements possibles. Des vidéos permettent d’observer les effets du traitement par stimulation électrique cérébrale. Un graphique permet également d’étudier les effets de l’apprentissage d’un instrument de musique tel que le violon.

1.22- QI : Quotient intellectuel – Tests divers

Ce module propose divers tests à réaliser. Il explique également leurs significations et leurs limites.

1.23- Trépanation

Âmes sensibles s’abstenir ! Diaporama et vidéos (sonorisées !) sur les étapes principales de la trépanation et du retrait du volet osseux correspondant...

1.24- Vibrisses, tonneaux, période critique

Expérience virtuelle permettant, en stimulant les vibrisses d’un rat, d’observer le prolongement cérébral de chacune des stimulation. Le module reprend ensuite la notion des tonneaux et de la période critique.


2- Que peut-on en penser ? ...De nombreux défauts

Le cédérom représente un ensemble inégal, tant du point de vue de sa conception et de sa mise en forme que de son contenu.

- Certains modules ont-ils réellement leur place dans ce cédérom qui semble destiné à des élèves de première S ? Par exemple, le module 19 ne fait que présenter les organes des sens, sans aucune information sur leur structure, ni les récepteurs qui les constituent.

- De trop nombreux schémas et images d’encéphale (ou de coupes d’encéphale) ne sont pas légendés, ni même orientés.

- On peut noter quelques dysfonctionnements. Notamment, de nombreux « boutons » rémanents perturbent la navigation. L’expérience du module 8 a provoqué, à plusieurs reprises, un « blocage » du logiciel, nécessitant alors de relancer le cédérom.

- Le survol d’éléments de certaines pages entraînent parfois l’apparition brutale et involontaire de nouveaux éléments qui occupent alors toute la largeur de l’écran. La méthode pour se débarrasser de ces nouveaux affichages diffère d’une page à l’autre...

- On se « perd » parfois dans la navigation entre les pages d’un même module.

- Le choix du menu classé par ordre alphabétique est-il pertinent ? Contrairement à ce qui est annoncé, il paraît difficile qu’un élève réussisse à réaliser le parcours de son choix, au cours d’un travail en autonomie. Même si certaines tentatives de liaisons entre les modules peuvent être constatées, trop de notions restent implicites. Il aurait été nécessaire de proposer, en plus du menu général, quelques parcours thématiques. Autant de guides utiles au néophyte. Certaines notions manquent, d’autres peuvent être découvertes à travers des informations éparpillées dans de trop nombreux modules.

- Le choix des couleurs de certaines pages donne un aspect visuel peu contrasté rendant le texte (blanc sur fond gris) difficile à lire sur certains écrans. Défaut qui est d’autant plus regrettable qu’il y a de nombreux textes à consulter (quelle plus-value par rapport à un document papier ?).

- Le contenu, ne serait-ce que le texte, peut rarement être copié. L’impression donne, de plus, des résultats souvent désastreux.

- De nombreuses animations sont, dès le premier clic, inutilement utilisées dans certains menus ou présentations. À l’inverse, certaines animations auraient été bien utiles pour expliquer l’orientation de certaines coupes d’encéphales.

- La consigne sonore associée au menu à la carte est inaudible.

Le tout donne un aspect peu professionnel qui peut être accepté pour des réalisations faites, aux besoins, par un enseignant pour ses élèves, mais qui est peu compatible avec un cédérom commercial.

Post Scriptum :

Si on fait abstraction des défauts du produit, Neuroplasticité offre une grande quantité d’informations et de ressources, aux qualités scientifiques indéniables, utilisables en classe en présence du professeur.

 

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