Bases neuronales et plasticité
Bases neuronales et plasticité du réflexe conditionnel
Un réflexe conditionnel s'installe parce que des neurones activés ensemble, de façon répétée, renforcent leurs synapses : le cerveau crée une nouvelle liaison entre un stimulus neutre et une réponse réflexe.
Objectifs
- Rappeler les conditions d'installation d'un réflexe conditionnel (expérience de Pavlov).
- Comparer le trajet nerveux du réflexe absolu (inné) et celui du réflexe conditionnel.
- Expliquer la plasticité synaptique : modification durable de l'efficacité des synapses.
- Situer le rôle du cortex, de l'hippocampe, de l'amygdale et du cervelet.
- Expliquer la conservation et l'extinction du réflexe conditionnel.
1. Rappel : installer un réflexe conditionnel
Le physiologiste russe Ivan Pavlov a étudié ce phénomène chez le chien. La nourriture dans la bouche déclenche toujours la salivation : c'est un réflexe absolu (inné), déclenché par un stimulus absolu. Un son, au départ, ne déclenche rien : c'est un stimulus neutre. Après association répétée, le son seul déclenche la salivation : il est devenu stimulus conditionnel, et la réponse est un réflexe conditionnel (acquis).
Avant l'apprentissage, le son seul est un stimulus neutre : le chien ne salive pas.
Pendant l'apprentissage, le son précède de peu la viande, à chaque essai, de nombreuses fois : la viande provoque la salivation.
Après l'apprentissage, le son seul déclenche la salivation : le réflexe conditionnel est installé.
Conditions d'installation : le stimulus neutre doit précéder de peu le stimulus absolu ; l'association doit être répétée ; l'animal doit être éveillé et attentif, sans autre stimulation qui le distrait ; son cortex cérébral doit être intact.
Dans l'exemple de la cantine, quel est le stimulus conditionnel ?
2. Du réflexe absolu au réflexe conditionnel : les trajets nerveux
Réflexe absolu salivaire : récepteurs gustatifs de la langue → nerf sensitif → centre salivaire du bulbe rachidien → nerf moteur → glandes salivaires. Ce trajet est inné, il ne passe pas obligatoirement par le cortex.
Réflexe conditionnel : oreille → nerf auditif → aire auditive du cortex → nouvelle liaison avec l'aire corticale du goût → centre salivaire du bulbe → glandes salivaires.
flowchart LR A[Son] --> B[Oreille] B --> C[Cortex auditif] C -.->|liaison nouvelle| D[Cortex gustatif] E[Viande] --> F[Langue] F --> G[Bulbe centre salivaire] D --> G G --> H[Glandes salivaires]
Pendant l'apprentissage, l'aire auditive et l'aire gustative sont activées en même temps, de nombreuses fois. Une liaison fonctionnelle s'établit entre elles : le message venu du son suffit alors à activer le circuit de la salivation. Chez un chien privé de son cortex, les réflexes conditionnels ne s'installent pas, alors que les réflexes absolus persistent : le cortex est donc indispensable.
Exemple résolu
On détruit l'aire auditive du cortex d'un chien déjà conditionné au son. Que se passe-t-il quand on lui présente le son seul, puis la viande ?
Voir la solution
Le son seul ne déclenche plus de salivation : le message auditif n'atteint plus le cortex, la liaison nouvelle ne peut pas être utilisée. La viande déclenche toujours la salivation, car le réflexe absolu passe par le bulbe et ne dépend pas de l'aire auditive.
Quel centre nerveux est indispensable à l'installation d'un réflexe conditionnel salivaire chez le chien ?
3. La plasticité synaptique : ce qui change dans les synapses
La plasticité synaptique est la capacité des synapses à modifier durablement leur efficacité selon leur activité. Quand un neurone présynaptique et un neurone postsynaptique sont activés ensemble et de façon répétée, la synapse qui les relie se renforce (principe énoncé par le psychologue Donald Hebb).
Rappel du fonctionnement : le message nerveux arrive au bouton présynaptique, des vésicules libèrent un neurotransmetteur dans la fente synaptique, il se fixe sur des récepteurs du neurone postsynaptique et déclenche un nouveau message.
Légende la synapse : place chaque nom sur la bonne partie.
Lors de l'apprentissage, plusieurs modifications rendent la synapse plus efficace :
- libération de plus de neurotransmetteur par le bouton présynaptique ;
- plus de récepteurs sur la membrane postsynaptique, donc une réponse plus forte au même message ;
- à plus long terme, formation de nouvelles synapses et de nouvelles ramifications (épines dendritiques), grâce à la synthèse de protéines.
Ce renforcement durable est appelé potentialisation à long terme (PLT) ; il a d'abord été décrit dans l'hippocampe.
Exemple résolu
Avant conditionnement, un message venant du cortex auditif provoque une faible réponse dans le neurone de l'aire gustative. Après conditionnement, le même message provoque une réponse beaucoup plus forte. Propose deux explications au niveau de la synapse.
Quelle modification N'EXPLIQUE PAS le renforcement d'une synapse lors d'un apprentissage ?
4. Les structures cérébrales impliquées
| Structure | Rôle dans les apprentissages conditionnés |
|---|---|
| Cortex cérébral | Reçoit les stimulus (aires auditive, visuelle, gustative) et établit les liaisons nouvelles entre aires. |
| Hippocampe | Associe les éléments d'une situation et son contexte (le lieu, le moment) ; lieu où la potentialisation à long terme a été décrite ; participe à la mise en mémoire durable. |
| Amygdale | Associe un stimulus à une émotion, notamment la peur : indispensable au conditionnement de peur. |
| Cervelet | Indispensable aux conditionnements de réponses motrices précises, comme le clignement de l'œil conditionné à un son. |
flowchart TB A[Apprentissage conditionne] --> B[Cortex liaisons entre aires] A --> C[Hippocampe contexte et memoire] A --> D[Amygdale peur et emotion] A --> E[Cervelet reponses motrices]
Une lésion de quelle structure empêche surtout l'installation d'une peur conditionnée, comme celle de Kofi ?
5. Conservation et extinction
Un réflexe conditionnel se conserve s'il est régulièrement renforcé : le stimulus conditionnel continue d'être suivi, de temps en temps, du stimulus absolu. Les modifications synaptiques (nouvelles synapses, récepteurs supplémentaires) le rendent durable.
Si le stimulus conditionnel est présenté seul de nombreuses fois, la réponse diminue puis disparaît : c'est l'extinction. Ce n'est pas un simple oubli : un nouvel apprentissage inhibe la réponse. La preuve : après un repos, le réflexe peut réapparaître en partie, et il se réinstalle plus vite qu'au départ.
Exemple résolu
Un chien a été conditionné au son. On présente le son seul pendant plusieurs jours : la salivation disparaît. Une semaine plus tard, le son seul provoque à nouveau une faible salivation. Interprète.
Voir la solution
La disparition est une extinction : l'absence de renforcement a entraîné une inhibition de la réponse. La réapparition partielle après repos montre que la liaison nerveuse n'avait pas été effacée : elle était seulement inhibée.
Qu'est-ce qui maintient un réflexe conditionnel dans le temps ?
Erreurs fréquentes
- Confondre stimulus neutre (avant l'apprentissage) et stimulus conditionnel (après).
- Croire que le réflexe conditionnel passe seulement par le bulbe : il exige le cortex.
- Penser que l'extinction efface la liaison : elle l'inhibe.
- Oublier que le stimulus neutre doit précéder le stimulus absolu.
Récapitulatif
Le réflexe conditionnel s'installe par l'association répétée d'un stimulus neutre avec un stimulus absolu. Le cortex établit une liaison fonctionnelle nouvelle entre aires sensorielles. Au niveau cellulaire, les synapses activées ensemble se renforcent (plus de neurotransmetteur, plus de récepteurs, nouvelles synapses) : c'est la plasticité synaptique. L'hippocampe, l'amygdale et le cervelet interviennent selon le type d'apprentissage. Sans renforcement, le réflexe s'éteint par inhibition.
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