Plasticité dépendante de l'expérience

La plasticité dépendante de l'expérience est la capacité des circuits neuronaux à modifier leur structure et leur fonction en réponse à l'expérience, à l'apprentissage et à l'utilisation. Les schémas d'activité ajustent la force des synapses et remodèlent la connectivité, permettant au cerveau de stocker des informations, de s'adapter à un environnement changeant et de se réorganiser après une modification des entrées. Elle opère tout au long de la vie, bien que son étendue soit maximale au début du développement.

Definition

La plasticité dépendante de l'expérience est la modification, induite par l'activité, de la force synaptique, de la connectivité et de la structure des circuits en réponse à l'expérience d'un organisme, sous-tendant l'apprentissage, la mémoire et la réorganisation adaptative du système nerveux.

Scope

Ce sujet aborde la manière dont l'activité et l'expérience modifient les synapses et les circuits : le renforcement et l'affaiblissement des connexions, le remodelage structurel des synapses et des dendrites, et la façon dont l'expérience sensorielle façonne les cartes corticales. Il s'agit d'une entrée de référence en sciences fondamentales, distincte, bien que liée, de la plasticité des périodes critiques et de la récupération induite par la rééducation, qui font l'objet d'entrées distinctes.

Core questions

• Comment l'activité neuronale structurée modifie-t-elle la force des connexions synaptiques ?
• Comment l'expérience remodèle-t-elle les cartes corticales et la structure des circuits ?
• Qu'est-ce qui distingue la plasticité dépendante de l'expérience tout au long de la vie de la plasticité des périodes critiques, limitée dans le temps ?
• Comment les changements plastiques sont-ils stabilisés pour que l'apprentissage persiste ?

Key concepts

• Plasticité synaptique
• Potentialisation et dépression à long terme
• Plasticité hebbienne
• Réorganisation des cartes corticales
• Plasticité structurelle des dendrites et des synapses
• Affinement dépendant de l'activité

Mechanisms

L'expérience modifie les circuits principalement en ajustant la force synaptique : une activité pré- et postsynaptique coordonnée peut produire un renforcement (potentialisation à long terme) ou un affaiblissement (dépression à long terme) durable des connexions, fournissant une base cellulaire à l'apprentissage. Ces changements s'accompagnent d'un remodelage structurel, incluant la croissance, la rétraction et la stabilisation des épines dendritiques et des arborisations axonales. Au cours du développement, de tels processus dépendants de l'activité affinent un câblage initialement imprécis, de sorte que les mêmes mécanismes qui stockent l'expérience contribuent également à la construction initiale des circuits (Katz & Shatz, 1996). Lorsque l'activité structurée est altérée, comme dans la privation sensorielle, les représentations corticales se réorganisent, démontrant que les cartes sont continuellement façonnées par les entrées (Wiesel & Hubel, 1963).

Clinical relevance

La plasticité dépendante de l'expérience est le fondement biologique de l'apprentissage et des thérapies axées sur la récupération, et sa dérégulation est impliquée dans plusieurs affections neurologiques et psychiatriques. Cette entrée décrit le mécanisme à titre de référence et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Evidence & guidelines

Le sujet s'appuie sur l'électrophysiologie cellulaire, l'imagerie in vivo et des études au niveau des systèmes du cortex sensoriel. Les preuves fondamentales incluent la découverte de la potentialisation à long terme comme une augmentation persistante de la force synaptique induite par l'activité (Bliss & Lomo, 1973) et des démonstrations que l'expérience sensorielle remodèle les réponses corticales (Wiesel & Hubel, 1963).

History

L'idée qu'une activité coïncidente renforce les connexions a été formulée comme une règle d'apprentissage au milieu du XXe siècle et a acquis une base physiologique avec la découverte de la potentialisation à long terme dans l'hippocampe (Bliss & Lomo, 1973). Parallèlement, des études du système visuel ont montré que l'expérience remodèle les cartes corticales, établissant la plasticité dépendante de l'expérience comme une propriété générale du cerveau plutôt qu'une caractéristique d'un seul système.

Debates

Dans quelle mesure la plasticité corticale adulte reflète-t-elle de nouvelles connexions par rapport au démasquage de connexions existantes ?

La réorganisation des cartes corticales chez l'adulte pourrait résulter de connexions synaptiques véritablement nouvelles ou de changements dans l'équilibre des entrées existantes ; la contribution relative du changement structurel par rapport au changement fonctionnel est toujours débattue.

Key figures

• Carla Shatz
• Torsten Wiesel
• David Hubel
• Timothy Bliss

Seminal works

• wiesel-hubel-1963
• katz-shatz-1996
• bliss-lomo-1973

Frequently asked questions

La plasticité dépendante de l'expérience est-elle la même chose qu'une période critique ?

Non. Les périodes critiques sont des fenêtres délimitées de plasticité accrue, tandis que la plasticité dépendante de l'expérience se poursuit tout au long de la vie ; la plasticité des périodes critiques en est une forme particulièrement forte et limitée dans le temps.

Quelle est la base cellulaire de l'apprentissage dans ce cadre ?

Les changements durables de la force synaptique, tels que la potentialisation et la dépression à long terme, ainsi que le remodelage structurel des synapses, sont considérés comme stockant les effets de l'expérience et sous-tendant l'apprentissage et la mémoire.