Périodes critiques et fenêtres sensibles

Les périodes critiques et les fenêtres sensibles sont des phases de développement délimitées au cours desquelles les circuits neuronaux sont particulièrement réceptifs au modelage par l'expérience. Au sein d'une telle fenêtre, un apport approprié est nécessaire à la formation normale des circuits, et un apport anormal peut entraîner des changements durables ; une fois la fenêtre fermée, la même expérience a des effets bien plus faibles. Le cortex visuel, l'acquisition du langage et les cartes sensorielles en sont des exemples classiques.

Definition

Une période critique est une fenêtre de développement limitée dans le temps au cours de laquelle un circuit neuronal est maximalement susceptible d'être modifié par l'expérience, de sorte que la présence ou l'absence d'un apport approprié au cours de cette fenêtre a des effets durables difficiles à inverser par la suite ; une période sensible est une fenêtre similaire mais moins nettement délimitée.

Scope

Ce sujet aborde ce que sont les périodes critiques et sensibles, les preuves qui les ont établies, les mécanismes moléculaires et de circuit qui les ouvrent et les ferment, ainsi que la distinction entre les périodes critiques strictes et les périodes sensibles plus graduelles. Il s'agit d'une entrée de référence en sciences fondamentales, et non d'une orientation clinique concernant le calendrier des interventions.

Core questions

• Quand des circuits neuronaux spécifiques sont-ils maximalement ouverts au modelage par l'expérience ?
• Quels changements moléculaires et de circuit ouvrent puis ferment une période critique ?
• En quoi les périodes critiques diffèrent-elles des périodes sensibles plus larges et graduelles ?
• Les périodes critiques fermées peuvent-elles être rouvertes, et à quel coût ?

Key concepts

• Période critique versus période sensible
• Plasticité de la dominance oculaire
• Privation monoculaire
• Maturation des circuits inhibiteurs (GABAergiques)
• Freins moléculaires de la plasticité
• Ouverture et fermeture de la fenêtre

Mechanisms

Les périodes critiques s'ouvrent lorsque les circuits en développement atteignent un état d'équilibre entre excitation et inhibition ; la maturation d'interneurones inhibiteurs spécifiques est un déclencheur clé qui permet à l'expérience de stimuler une plasticité compétitive. Elles se referment à mesure que des freins moléculaires s'accumulent, notamment la consolidation des réseaux périneuronaux autour des neurones inhibiteurs et l'apparition d'inhibiteurs associés à la myéline, qui stabilisent les circuits et limitent un recâblage à grande échelle ultérieur (Hensch, 2005 ; Takesian & Hensch, 2013). La démonstration canonique est la plasticité de la dominance oculaire : priver un œil de vision pendant la période critique déplace les réponses corticales vers l'œil ouvert, un effet qui est fort à l'intérieur de la fenêtre et faible ou absent à l'extérieur de celle-ci (Wiesel & Hubel, 1963 ; Hubel & Wiesel, 1970).

Clinical relevance

Ce concept explique pourquoi l'expérience sensorielle précoce est importante pour le développement normal et pourquoi certaines conditions sont plus traitables lorsqu'elles sont prises en charge tôt dans la vie. Cette entrée décrit la biologie sous-jacente comme matériel de référence ; elle ne prescrit pas de calendrier ni de méthodes pour une intervention clinique quelconque.

Evidence & guidelines

Le cadre repose sur des travaux expérimentaux classiques sur le système visuel et sur la dissection moléculaire ultérieure de la manière dont la plasticité est régulée ; des revues synthétisent les déterminants de circuit et moléculaires de l'ouverture et de la fermeture des périodes (Hensch, 2005 ; Takesian & Hensch, 2013).

History

Le concept moderne a émergé des expériences de Hubel et Wiesel dans les années 1960 montrant que priver brièvement un chaton de la vision d'un œil pendant une fenêtre précoce spécifique altérait de manière permanente les réponses corticales, travaux qui leur ont valu un prix Nobel. Des recherches ultérieures, notamment celles de Hensch et de ses collaborateurs, ont identifié les déclencheurs de circuits inhibiteurs et les freins moléculaires qui ouvrent et ferment ces fenêtres, transformant les périodes critiques d'une observation descriptive en une explication mécanistique.

Debates

Les périodes critiques adultes peuvent-elles être rouvertes en toute sécurité ?

Des manipulations qui éliminent les freins moléculaires peuvent restaurer une plasticité de type juvénile dans le cerveau adulte, ouvrant la perspective d'une réouverture thérapeutique, mais cela pourrait également déstabiliser les circuits établis, de sorte que l'équilibre entre les bénéfices et les risques reste à déterminer.

Key figures

• David Hubel
• Torsten Wiesel
• Takao Hensch

Seminal works

• wiesel-hubel-1963
• hubel-wiesel-1970
• hensch-2005

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une période critique et une période sensible ?

Une période critique est une fenêtre nettement délimitée au cours de laquelle l'expérience doit avoir lieu pour qu'un circuit se développe normalement et en dehors de laquelle le changement est très difficile ; une période sensible est une fenêtre similaire mais plus graduelle dans laquelle l'expérience est particulièrement influente sans être strictement requise.

Pourquoi l'exemple du cortex visuel est-il si important ?

Priver un œil de vision pendant la période critique précoce remodèle de manière permanente le câblage cortical, fournissant une démonstration claire et reproductible que l'expérience au sein d'une fenêtre délimitée a des effets durables, ce qui est devenu le modèle pour l'étude des périodes critiques en général.