La neuropsychologie étudie la manière dont le cerveau régit le comportement, faisant ainsi le lien entre la neurologie et la psychologie. Des archives égyptiennes antiques sur les traumatismes crâniens aux techniques modernes telles que l’EEG, l’IRMf et l’oculométrie, elle met en lumière la façon dont les différentes régions du cerveau influencent la mémoire, la cognition et l’action. Des cas emblématiques comme celui de H.M. ont démontré le rôle de l’hippocampe dans la mémoire, tandis que la recherche moderne cartographie l’activité cérébrale atypique observée dans l’autisme, la schizophrénie et d’autres troubles.
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Qu’est-ce que la neuropsychologie exactement ? Il y a environ 3 500 ans, un médecin égyptien a rédigé à l’aide d’une plume de roseau une liste de maux sur un papyrus, en donnant pour chacun d’eux un avis diagnostique. Les traitements étaient soit curables, soit gérables, soit probablement incurables. 14 des 48 cas concernaient des traumatismes crâniens – les premiers cas documentés de lésions cérébrales [1]. Ce fut, en quelque sorte, le début de la neuropsychologie.
La neuropsychologie est l’étude de l’influence du cerveau sur le comportement. Elle fait le lien entre la neurologie et la psychologie et examine comment ces processus interagissent. Lorsque les médecins de l’Égypte antique ont fait remarquer qu’une blessure à la tête devait être examinée en testant la capacité du patient à baisser la tête, ils établissaient un lien direct entre l’activité du cerveau et celle du corps. Cette approche est au cœur même de toute la neuropsychologie moderne.
Aujourd’hui, même si nous avons laissé derrière nous les stylos en roseau et le papyrus, nous continuons à nous interroger sur l’influence du cerveau sur notre comportement. Nous disposons désormais d’outils plus performants pour mener ces études. Les techniques d’imagerie modernes nous ont permis de passer de l’examen des blessures au toucher à l’enregistrement du flux sanguin dans le cerveau et de son activité électrique, sans jamais avoir à toucher le patient. Les méthodes non invasives nous ont ouvert la voie à une compréhension du cerveau et du comportement sans précédent.
Dans ce qui suit, nous définirons le domaine de la neuropsychologie, nous expliquerons ses origines récentes et nous aborderons la science moderne de la neuropsychologie.
Qu’est-ce que la neuropsychologie ?
La neuropsychologie part du principe que l’activité cérébrale détermine les manifestations cognitives ou comportementales de l’organisme. Cette discipline a officiellement vu le jour en 1963 avec la création de la revue scientifique Neuropsychologia [2]. Bien que l’approche neuropsychologique, et même le terme lui-même, trouvent leurs origines à d’autres époques, c’est cette revue qui a définitivement et fermement établi cette discipline en tant que domaine d’étude scientifique.
On a longtemps eu recours à des cas de traumatismes crâniens pour déterminer les fonctions de chaque partie du cerveau. En examinant un patient présentant des lésions, par exemple au niveau de l’hippocampe, et en constatant que ses capacités d’encodage de la mémoire sont également altérées, il est possible d’établir un lien entre l’hippocampe et l’encodage de la mémoire.
Grâce à l’essor des techniques d’imagerie cérébrale, telles que l’EEG et l’IRMf, il est désormais possible d’étudier les processus cérébraux et leur lien avec le comportement. Ces méthodes rendent en grande partie superflues les études sur les lésions, car elles permettent d’examiner les processus cérébraux de manière rigoureuse et contrôlée. Nous aborderons ci-après certaines de ces avancées de manière plus détaillée.
Grâce à ces lésions cérébrales et aux études d’imagerie cérébrale, nous savons aujourd’hui que des zones distinctes du cerveau sont responsables de tâches spécifiques. Il s’agit toutefois d’une définition floue : l’activation cérébrale est rarement liée exclusivement à une seule action précise. Il existe cependant suffisamment de points communs dans la manière dont les zones cérébrales sont associées à certaines actions pour que nous puissions identifier de manière fiable une zone neuronale distincte et déterminer les processus auxquels elle participe habituellement.
Recherche en neuropsychologie
L’une des études les plus marquantes en neuropsychologie est le fruit d’un accident. Henry Molaison souffrait d’épilepsie sévère depuis son plus jeune âge (probablement à la suite d’une chute à vélo), et son état s’est aggravé au fil des ans. À l’âge de 27 ans, les crises étaient devenues si fréquentes et si violentes qu’il lui était impossible de conserver un emploi.
En dernier recours, une intervention de neurochirurgie avait été prévue. Le principe était relativement simple (dans la mesure où la neurochirurgie peut l’être) : retirer les zones du cerveau à l’origine des crises. Ce que l’on ignorait à l’époque (mais que l’on a très vite découvert), c’est que l’une de ces zones – l’hippocampe – est essentielle à la formation de la mémoire. Molaison s’est réveillé après l’opération et n’a pratiquement plus jamais été capable de former de nouveaux souvenirs [5].
L’impact considérable sur les fonctions cérébrales a fait de ce cas (connu sous les initiales du patient, H.M.) l’une des études les plus marquantes en neuropsychologie. Les travaux de Brenda Milner et d’autres chercheurs ont permis de mettre en lumière des aspects cruciaux de la fonction de l’hippocampe et de son lien avec la formation de la mémoire. Même si nous savons aujourd’hui que la relation entre la mémoire et l’hippocampe n’est pas biunivoque [6], ces premières découvertes ont joué un rôle déterminant dans la compréhension de la façon dont le cerveau oublie et se souvient.
L’un des articles les plus cités en neuropsychologie, et plus largement en neurosciences [3], porte sur la relation entre l’activité cérébrale enregistrée par EEG et la formation de la mémoire [4]. La synthèse de Wolfgang Klimesch sur la relation entre les oscillations alpha et thêta et la cognition et la mémoire (avec 5 314 citations) consolide les conclusions de plusieurs travaux de recherche neuropsychologiques majeurs.
Klimesch avance que les schémas d’activité cérébrale évoluent de manière constante lorsque de nouvelles informations sont encodées ou lorsque des souvenirs sémantiques à long terme sont récupérés (vous pouvez découvrir certains détails de cet article dans ce billet de blog). Cet article illustre l’approche neuropsychologique qui consiste à établir un lien entre le cerveau et ses fonctions.
Une étude neuropsychologique moins conventionnelle, recourant elle aussi à l’EEG, a été menée en 1983 et a abouti à des conclusions spectaculaires. À l’aide d’un simple minuteur et d’un buzzer, Benjamin Libet a enregistré une activité EEG qui semblait remettre en cause le concept même de conscience.
En demandant aux participants de taper du doigt tout en notant le moment où l’envie de le faire surgissait, Libet a détecté une activité cérébrale qui semblait indiquer que le choix conscient d’agir était précédé d’une intensification de l’activité cérébrale. En d’autres termes, le cerveau décidait de bouger avant le participant. Le concept du libre arbitre semblait alors remis en question.
Il a fallu attendre trente ans avant que cette étude ne soit véritablement remise en cause, lorsqu’Aaron Schurger a découvert que les signaux qui apparaissent avant la prise de conscience d’une action se produisent également de manière spontanée – même en l’absence de tâche à accomplir. Ces signaux se distinguaient toutefois lorsque l’action était effectuée consciemment. Cela suggérait que les signaux devaient franchir un seuil de conscience pour que l’action soit effectivement mise en œuvre. Le libre arbitre semble être sauvé, bien que ce ne soit que dans la mesure où il est contrôlé par une activité neuronale générée de manière aléatoire – ce qui n’est peut-être pas aussi encourageant qu’on le pensait au départ. Le débat se poursuit.
Au-delà de l’EEG
Si la neuropsychologie a traditionnellement eu recours à des méthodes d’imagerie cérébrale directe, des approches plus récentes ont également fait appel à d’autres techniques. Les chercheurs ont utilisé des outils tels que les oculomètres pour étudier de manière quantitative les processus comportementaux.
Par exemple, des recherches préliminaires utilisant l’oculométrie pour mesurer les mouvements oculaires de personnes atteintes de schizophrénie ont suggéré que le processus de poursuite oculaire fluide était dysfonctionnel [7]. Des études ultérieures ont approfondi cette question et ont montré que ces résultats s’expliquaient probablement par un dysfonctionnement général du lobe frontal plutôt que par la schizophrénie en soi [8, 9].
Les études sur l’autisme constituent un autre exemple courant de la mise en relation entre le cerveau et le comportement à l’aide de l’oculométrie. Au niveau du groupe, il a été démontré que les personnes autistes fixaient moins la région des yeux des personnages dans les films [10]. D’autres recherches ont montré que l’autisme était plus susceptible de se développer plus tard dans la vie chez les bébés de 6 mois qui passaient globalement moins de temps à regarder les scènes sociales qui leur étaient présentées [11]. Ces résultats suggèrent que les résultats comportementaux, tels que ceux mesurés par les oculomètres, peuvent contribuer à la compréhension des processus cérébraux atypiques.
Les résultats obtenus à l’aide d’autres biocapteurs ont également montré comment l’activité cérébrale peut être liée à la réponse physique. Par exemple, une lésion de l’hémisphère droit, mais pas de l’hémisphère gauche, tend à réduire ou à supprimer l’activité électrodermique [12], ce qui met en évidence un lien entre l’hémisphère droit et le système nerveux sympathique (dont l’activité se reflète dans l’activité électrodermique).
Des recherches plus approfondies ont montré qu’une zone du cerveau appelée « région frontale ventromédiale » pourrait jouer un rôle particulièrement important dans la modulation des réponses de conductance cutanée aux stimuli psychologiques, mais pas aux stimuli physiologiques [13], ce qui illustre le lien entre tous les éléments de la neuropsychologie : l’esprit, le corps et le cerveau.
Conclusion
Bien qu’encore relativement jeune, la neuropsychologie a joué un rôle central dans notre compréhension du comportement – c’est-à-dire des raisons pour lesquelles les êtres humains agissent comme ils le font. En développant une compréhension du cerveau à partir du comportement, on a mis en place un cadre permettant de définir et d’approfondir les processus neurologiques complexes qui façonnent notre identité.
Diverses méthodes ont joué un rôle central dans l’élaboration de cette compréhension, depuis les études sur les lésions, caractérisées par leur caractère rudimentaire et imprévisible, jusqu’à l’imagerie cérébrale et au-delà. Chacune d’entre elles a contribué à faire évoluer notre conception du fonctionnement du cerveau.
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Références
[1] Sanchez, G.M., Burridge, A.L. (2007). La prise de décision dans la prise en charge des traumatismes crâniens dans le papyrus d’Edwin Smith. Neurosurg Focus 23(1):E5
[2] Berlucchi, G. (2010). « Neuropsychologie : fondements théoriques » dans Encyclopédie des neurosciences. p. 1001-1006. 10.1016/B978-008045046-9.00996-7
[3] Yeung, A., Goto, T. K., & Leung, W. K. (2017). À la pointe des neurosciences : une étude bibliométrique des 100 articles les plus cités. Frontiers in human neuroscience, 11, 363. doi:10.3389/fnhum.2017.00363
[4] Klimesch W. Les oscillations alpha et thêta de l’EEG reflètent les performances cognitives et mnésiques : revue et analyse. Brain Research. Brain Research Reviews. 1999 ; 29 : 169-195. doi : 10.1016/S0165-0173(98)00056-3.
[5] .
[6] Diana, R.A., Yonelinas, A.P., Ranganath, C. (2007). Imagerie du souvenir et de la familiarité dans le lobe temporal médial : un modèle à trois composantes. Trends in Cognitive Sciences. ;11:379–386. doi: 10.1016/j.tics.2007.08.001.
[7] Holzman, P. S. (1975). Les mouvements oculaires de poursuite fluide dans la schizophrénie : résultats récents. Dans D. X. Freedman (dir.), Biologie des psychoses majeures (pp. 217-231). New York : Raven Press.
[8] Corrélats cliniques, neuropsychologiques et structurels cérébraux des performances de poursuite oculaire en mouvement continu chez les patients atteints de schizophrénie chronique
[9] Holzman, P.S., Levy, D.L., Proctor, L.R. (1976). Mouvements oculaires de poursuite fluide, attention et schizophrénie. Archives of General Psychiatry, 45:641-647.
[10] Klin, A., Jones, W., Schultz, R., Volkmar, F. et Cohen, D. (2002). Les schémas de fixation visuelle lors de l’observation de situations sociales naturelles comme indicateurs de la compétence sociale chez les personnes autistes. Arch Gen Psychiatry, septembre ; 59(9) : 809-16.
[11] Shic, F., Macari, S. et Chawarska, K. (2014). La parole perturbe le balayage facial chez les bébés de 6 mois qui développent un trouble du spectre autistique. Biol Psychiatry, 1er février ; 75(3) : 10.1016.
[12] Tranel, D. et Hyman, T. (1990). Corrélats neuropsychologiques des lésions bilatérales de l’amygdale. Archives of Neurology, 47, 349–55.
[13] Lane, R. D., & Nadel, L. (dir.). (2000). Les neurosciences cognitives des émotions. New York : Oxford University Press.