Neurosciences du développement et de la plasticité
Les neurosciences du développement et de la plasticité étudient la manière dont le système nerveux se construit au cours du développement et comment il continue d'évoluer tout au long de la vie en réponse à l'expérience, aux lésions et au vieillissement. Elles établissent un lien entre la genèse et la différenciation des neurones, la mise en place des circuits et la capacité de ces circuits à être remodelés par l'activité, considérant le cerveau comme une structure qui est assemblée puis continuellement remaniée plutôt que fixe.
Definition
Les neurosciences du développement et de la plasticité sont l'étude des processus qui construisent le système nerveux et qui permettent à ses circuits d'être modifiés par l'activité et l'expérience tout au long du développement, de la maturité, du vieillissement et de la récupération après une lésion.
Scope
Ce domaine guide le lecteur à travers le cycle de vie du tissu neural : comment les neurones sont générés et spécifiés, comment les périodes critiques, limitées dans le temps, s'ouvrent et se ferment, comment l'expérience induit des changements durables dans les circuits, comment le cerveau vieillissant décline et est protégé, et comment la fonction peut être récupérée après des dommages. Il s'agit d'un aperçu de référence d'un domaine de science fondamentale au sein des neurosciences et ne fournit pas de conseils cliniques.
Sub-topics
Core questions
- Comment les neurones sont-ils générés, spécifiés et assemblés en circuits fonctionnels ?
- Pourquoi certaines formes d'apprentissage et de raffinement des circuits sont-elles confinées à des périodes critiques limitées dans le temps ?
- Comment l'expérience laisse-t-elle des changements structurels et fonctionnels durables dans les circuits neuronaux ?
- Qu'est-ce qui entraîne le déclin du cerveau vieillissant, et quels processus le protègent ?
- Par quels mécanismes le système nerveux récupère-t-il sa fonction après une lésion ?
Key concepts
- Neurogenèse et différenciation neuronale
- Raffinement des circuits dépendant de l'activité
- Périodes critiques et sensibles
- Plasticité dépendante de l'expérience
- Plasticité synaptique
- Vieillissement cérébral et caractéristiques du vieillissement
- Récupération fonctionnelle et neuroréhabilitation
Mechanisms
Tout au long de la vie, la même logique se répète : les circuits neuronaux sont façonnés par une activité structurée. Au cours du développement, les neurones sont générés et se différencient, puis étendent leurs axones et forment des synapses qui sont élaguées et affinées en fonction de l'activité électrique, de sorte que la structure précoce est sculptée par l'usage (Katz & Shatz, 1996). Dans des fenêtres temporelles définies, la plasticité est accrue puis contrainte à mesure que les circuits inhibiteurs arrivent à maturité et que des freins moléculaires s'accumulent, produisant des périodes critiques (Hensch, 2005). Dans le cerveau mature, l'expérience continue de modifier la force synaptique et la connectivité, tandis que le vieillissement entraîne un ensemble progressif de changements cellulaires et moléculaires qui érodent cette capacité (Lopez-Otin et al., 2013). Après une lésion, la plasticité résiduelle soutient une récupération partielle de la fonction, base sur laquelle agit la neuroréhabilitation (Langhorne et al., 2009).
Clinical relevance
Les principes de ce domaine sous-tendent la manière dont les cliniciens et les scientifiques appréhendent les conditions neurodéveloppementales, le déclin cognitif lié à l'âge et la récupération après un accident vasculaire cérébral ou une lésion cérébrale. L'entrée décrit la biologie qui éclaire ces domaines et comment la réadaptation exploite la plasticité ; il s'agit d'un matériel de référence sur les mécanismes et non d'une base pour le diagnostic individuel ou les décisions de traitement.
Evidence & guidelines
Les preuves dans ce domaine couvrent des études fondamentales animales et cellulaires sur le développement et la plasticité, des études d'imagerie et de lésions humaines, ainsi que des essais cliniques de réadaptation. Des revues systématiques résument ce qui est connu sur la récupération motrice post-AVC et les interventions qui la soutiennent (Langhorne et al., 2009).
History
Le domaine a émergé des travaux du XXe siècle montrant que l'expérience sensorielle façonne le cortex en développement, notamment les études célèbres de Hubel et Wiesel sur la privation visuelle chez les chatons, qui ont démontré des fenêtres de plasticité corticale limitées dans le temps. La découverte de la neurogenèse adulte, la dissection moléculaire des périodes critiques et la conceptualisation du vieillissement comme un ensemble de caractéristiques définissables ont ensuite élargi le domaine à une approche couvrant toute la durée de vie de la manière dont le système nerveux est construit, maintenu et remodelé.
Key figures
- Carla Shatz
- Takao Hensch
- David Hubel
- Torsten Wiesel
Related topics
Seminal works
- katz-shatz-1996
- hensch-2005
- lopez-otin-2013
Frequently asked questions
- Le cerveau est-il fixe après le développement, ou continue-t-il de changer ?
- Il continue de changer. Bien que l'architecture générale soit établie pendant le développement, les circuits restent modifiables par l'expérience tout au long de la vie, et la plasticité résiduelle soutient l'apprentissage et une récupération partielle après une lésion, bien que la capacité de changement diminue généralement avec l'âge.
- Comment ce domaine est-il lié aux maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives ?
- Il fournit la biologie fondamentale de la formation, de l'adaptation et du déclin des circuits, ce qui sous-tend la compréhension du développement désordonné et de la dégénérescence liée à l'âge ; le domaine lui-même est un matériel de référence mécanistique plutôt qu'un guide clinique.