Maximalisme juvénile et esprit de contradiction chez les adolescents du point de vue de la neurologie

L'un des "phénomènes" les plus mystérieux et non entièrement résolus est le cerveau humain. De nombreuses questions tournent autour de cet organe complexe: pourquoi avons-nous des rêves, comment les émotions affectent-elles la prise de décision, quelles cellules nerveuses sont responsables de la perception de la lumière et du son, pourquoi certains aiment les sprats et d'autres aiment les olives? Toutes ces questions concernent le cerveau, car il est le processeur central du corps humain. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont accordé une attention particulière au cerveau de personnes qui se sont en quelque sorte démarquées de la foule (des génies autodidactes aux psychopathes calculateurs). Mais il existe une catégorie de personnes dont le comportement inhabituel est associé à leur âge: les adolescents. De nombreux adolescents ont un sens accru de la controverse, un esprit d'aventurisme et un désir irrésistible de trouver l'aventure sur leur cinquième point. Des scientifiques de l'Université de Pennsylvanie ont décidé d'examiner en détail le mystérieux cerveau des adolescents et les processus qui s'y produisent. À propos de ce qu'ils ont réussi à découvrir, nous apprenons de leur rapport. Allons-y.

Base d'étude

Tout appareil technologique et organe du corps a sa propre architecture, ce qui leur permet de fonctionner efficacement. Le cortex cérébral humain est organisé selon une hiérarchie fonctionnelle, partant du cortex sensoriel unimodal * et se terminant par le cortex associatif transmodal * .

Le cortex sensoriel * est la partie du cortex cérébral responsable de la collecte et du traitement des informations reçues des organes sensoriels (yeux, langue, nez, oreilles, peau et appareil vestibulaire).

Cortex associatif * - partie du cortex pariétal du cerveau impliquée dans la mise en œuvre des mouvements planifiés. Lorsque nous allons effectuer un mouvement, notre cerveau doit savoir à quel moment se trouve le corps et ses parties qui se déplaceront, ainsi que où sont les objets de l'environnement avec lequel l'interaction est planifiée. Par exemple, vous voulez prendre une tasse, et votre cerveau sait déjà où se trouvent la main et la tasse elle-même.

Cette hiérarchie fonctionnelle est due à l'anatomie des voies de la substance blanche * qui coordonnent l'activité neuronale synchronisée et la cognition * .

Matière blanche * - si la matière grise est constituée de neurones, alors la blanche est constituée d'axones recouverts de myéline, le long desquels des impulsions sont transmises du corps cellulaire à d'autres cellules et organes.

Cognition * (cognition) - un ensemble de processus associés à l'acquisition de nouvelles connaissances sur le monde.

L'évolution du cortex cérébral chez les primates et le développement du cerveau humain se caractérisent par une expansion ciblée et un remodelage des zones associatives transmodales, qui sont à la base des processus de représentation sensorielle de l'information et des règles abstraites pour atteindre l'objectif.

Le processus de développement du cerveau prend beaucoup de temps, au cours duquel de nombreux processus d'amélioration du cerveau en tant que système ont lieu: myélinisation * , élagage synaptique * , etc.

Myélinisation * - les oligodendrocytes (un type de cellules auxiliaires du système nerveux) enveloppent l'une ou l'autre partie de l'axone, ce qui fait qu'un oligodendrocyte se lie à plusieurs neurones à la fois. Plus l'axone est actif, plus sa myélinisation est forte, car cela augmente son efficacité.

Taille synaptique * - réduction du nombre de synapses / neurones pour augmenter l'efficacité du neuro-système, c'est-à-dire se débarrasser des connexions inutiles. En d'autres termes, c'est la réalisation du principe «non pas de la quantité, mais de la qualité».

Lors de la formation du cerveau, une spécification fonctionnelle se forme dans le cortex associatif transmodal, qui affecte directement le développement de fonctions exécutives d'ordre supérieur, telles que la mémoire de travail * , la flexibilité cognitive * et le contrôle inhibiteur * .

La mémoire de travail * est un système cognitif de stockage temporaire d'informations. Ce type de mémoire est activé au moment des processus de pensée actuels et participe à la prise de décision et à la formation de réponses comportementales.

Flexibilité cognitive * - la capacité de passer d'une pensée à une autre et / ou de réfléchir à plusieurs choses à la fois.

Le contrôle inhibiteur * (réaction d'inhibition) est une fonction exécutive qui supervise la capacité d'une personne à supprimer ses réponses comportementales impulsives (naturelles, habituelles ou dominantes) aux stimuli afin de mettre en œuvre une réponse plus appropriée à une situation spécifique (stimulus externe).

L'étude des connexions structurelles et fonctionnelles du cerveau a commencé il y a longtemps. Avec l'avènement de la théorie des réseaux, il est devenu possible de visualiser les relations structurelles et fonctionnelles dans les systèmes neurobiologiques et de les diviser en catégories. À sa base, une relation structurelle-fonctionnelle est le degré auquel la distribution des connexions anatomiques dans la région du cerveau soutient l'activité neuronale synchronisée.

Il a été constaté qu'il existe un lien étroit entre les indicateurs de connectivité structurelle et fonctionnelle à différentes échelles spatio-temporelles. En d'autres termes, des méthodes d'étude plus modernes ont permis de catégoriser certaines zones cérébrales en fonction de leurs caractéristiques fonctionnelles liées à l'âge du site et à sa taille.

Cependant, selon les scientifiques, il n'y a pour l'instant pratiquement aucune donnée sur la façon dont les changements dans l'architecture de la matière blanche au cours du développement du cerveau humain soutiennent des fluctuations constantes de l'activité neuronale.

La communication structurelle et fonctionnelle est la base de la communication fonctionnelle et se produit lorsque le profil de la connexion interrégionale de la matière blanche dans la région corticale prédit la force de la connexion fonctionnelle interrégionale. Autrement dit, l'activité de la substance blanche sera affichée dans l'activation des fonctions exécutives du cerveau, il sera ainsi possible d'évaluer le degré de force de la connexion structurelle-fonctionnelle.

Pour décrire la relation structurelle-fonctionnelle, les scientifiques ont avancé trois hypothèses qui ont été testées au cours de l'étude.

La première hypothèse stipule que la relation structurelle-fonctionnelle reflétera la spécialisation fonctionnelle de la région corticale. Autrement dit, la relation structurelle-fonctionnelle sera forte dans le cortex somatosensoriel, grâce à des processus qui déterminent le développement précoce de hiérarchies sensorielles spécialisées. En revanche, la relation structurale-fonctionnelle sera faible dans le cortex associatif transmodal, où la communication fonctionnelle peut être affaiblie en raison de limitations génétiques et anatomiques dues à une expansion évolutive rapide.

La deuxième hypothèse est basée sur une myélinisation à long terme dépendante de l'activité au cours du développement et prétend que le développement de liaisons structurales-fonctionnelles sera concentré dans le cortex associatif transmodal.

Troisième hypothèse: la relation structurale-fonctionnelle reflète la spécialisation fonctionnelle de la région corticale. Par conséquent, on peut supposer qu'une connexion structurelle et fonctionnelle plus forte dans le cortex associatif frontopariétal participera aux calculs spécialisés nécessaires à la mise en œuvre des fonctions exécutives.

Résultats de recherche

Pour caractériser le développement de l'interaction structurelle-fonctionnelle chez les adolescents, les scientifiques ont quantifié le degré auquel les connexions structurelles des différentes parties du cerveau soutiennent les fluctuations coordonnées de l'activité neuronale.

En utilisant les données de neuroimagerie multimodale de 727 participants âgés de 8 à 23 ans, une tractographie de diffusion probabiliste et une connectivité fonctionnelle entre chaque paire de régions corticales ont été réalisées au cours de la tâche n-back * associée à l'activité de la mémoire de travail.

La tâche n-back * est une méthode de stimulation de l'activité de certaines zones du cerveau et de vérification de la mémoire de travail. Le sujet est doté d'un certain nombre de stimuli (visuels, sonores, etc.). Il doit déterminer et indiquer si tel ou tel stimulus était n positions auparavant. Par exemple: TLHCHSCCQLCKLHCQTRHKC HR (tâche à 3 dos, où une certaine lettre est apparue 3 positions plus tôt).

La connectivité fonctionnelle au repos reflète les fluctuations spontanées de l'activité neuronale. Mais lors de l'exécution de la tâche de mémoire de travail, la cohérence fonctionnelle peut améliorer certaines connexions nerveuses ou populations impliquées dans les fonctions exécutives.


Image n ° 1: mesure de la relation structurelle et fonctionnelle du cerveau humain.

Les nœuds dans les réseaux structurels et fonctionnels du cerveau ont été déterminés à l'aide d'une parcellisation corticale de 400 zones (division en zones) basée sur l'homogénéité fonctionnelle dans les données IRM des participants à l'étude. Pour chaque participant à l'étude, des profils de connectivité régionaux ont été extraits de chaque ligne de la matrice de connectivité structurelle ou fonctionnelle et sont présentés comme des vecteurs de force de connectivité d'un nœud du réseau neuronal à tous les autres nœuds.

Pour commencer, les scientifiques ont vérifié si la distribution spatiale des relations structurelles et fonctionnelles coïncidait avec les propriétés fondamentales de l'organisation corticale.


Image n ° 2

Il convient de noter que la relation entre les profils régionaux de connectivité structurelle et fonctionnelle variait considérablement à travers le cortex ( 2A ). Une connexion plus forte a été observée dans le cortex préfrontal sensoriel et médial primaire. Mais dans les régions latérales, temporales et frontopariétales, la connexion était plutôt faible.

Pour une évaluation plus compréhensible de la relation entre la communication structurelle et fonctionnelle et la spécialisation fonctionnelle, le coefficient de «participation» a été calculé, qui est une représentation graphique de la détermination quantitative de la connectivité entre les régions cérébrales fonctionnellement spécialisées. Chacune des régions du cerveau a été affectée à sept réseaux neuronaux fonctionnels classiques. Les nœuds neuronaux neuronaux du cerveau avec un coefficient de participation élevé démontrent une communication inter-modules différente (communication entre les régions du cerveau) et, par conséquent, peuvent affecter les processus de transfert d'informations entre les régions, ainsi que leur dynamique. Mais les nœuds avec un faible coefficient de participation démontrent plus de connexions locales dans la zone du cerveau elle-même, et non entre plusieurs zones. Autrement dit, si le coefficient est élevé - différentes parties du cerveau interagissent activement les unes avec les autres, si une faible activité se produit à l'intérieur du site sans communication avec les voisins ( 2C ).

Ensuite, la relation entre la variabilité de la connectivité structurelle-fonctionnelle et la hiérarchie fonctionnelle à l'échelle macro a été évaluée. La relation structurelle et fonctionnelle coïncide largement avec le gradient principal de connectivité fonctionnelle: les régions sensorielles unimodales présentent une relation structurelle et fonctionnelle relativement forte, tandis que les régions transmodales au sommet de la hiérarchie fonctionnelle présentent une connexion plus faible ( 2D ).

Il a également été constaté qu'il existe une forte corrélation entre la relation structurelle-fonctionnelle et l'expansion évolutive de la surface du cortex ( 2E ). Les régions sensorielles hautement conservées avaient une relation structurelle-fonctionnelle relativement forte, tandis que les régions transmodales fortement étendues avaient une connexion plus faible. De telles observations confirment pleinement l'hypothèse selon laquelle la relation structurale-fonctionnelle est le reflet de la hiérarchie corticale de spécialisation fonctionnelle et d'expansion évolutive.


Image n ° 3

Les scientifiques rappellent une fois de plus que les études précédentes se sont davantage concentrées sur l'étude de la connectivité structurelle et fonctionnelle dans le cerveau adulte. Dans le même ouvrage, l'accent a été mis sur l'étude du cerveau, qui est toujours en cours de développement, c'est-à-dire sur une étude du cerveau des adolescents.

Il a été constaté que dans le cerveau des adolescents, les différences liées à l'âge dans les liaisons structurales-fonctionnelles étaient largement réparties dans le cortex temporal latéral, pariétal inférieur et préfrontal ( 3A ). La connectivité améliorée était distribuée de manière disproportionnée dans les régions corticales, c'est-à-dire étaient présents dans un sous-ensemble unique de zones fonctionnellement séparées du cortex ( 3B ), ce qui n'a pas été observé dans le cerveau d'un adulte.

L'ampleur des différences liées à l'âge dans les relations structurelles-fonctionnelles était fortement corrélée au coefficient de participation fonctionnelle ( 3C ) et au gradient fonctionnel ( 3D ).

La distribution spatiale des différences liées à l'âge dans les relations structurelles-fonctionnelles correspondait également à l'expansion évolutive du cortex. Une augmentation de la connectivité liée à l'âge a été observée dans le cortex cérébral associatif élargi, tandis qu'une diminution de la connectivité liée à l'âge a été observée dans le cortex sensori-moteur hautement conservé ( 3E ).

Dans la phase suivante de l'étude, 294 participants ont réexaminé le cerveau 1,7 ans après le premier. Ainsi, il a été possible de déterminer la relation entre les changements liés à l'âge dans la connectivité structurelle et fonctionnelle et les changements développementaux intra-individuels. Pour cela, une évaluation des changements longitudinaux de la connectivité structurelle et fonctionnelle a été réalisée.


Image n ° 4

Une correspondance significative a été trouvée entre les changements transversaux et longitudinaux liés à l'âge dans la relation structurelle-fonctionnelle ( 4A ).

Pour vérifier la relation entre les changements longitudinaux de la connectivité structurelle-fonctionnelle ( 4B ) et les changements longitudinaux du coefficient de participation fonctionnelle ( 4C ), une régression linéaire a été utilisée. Il a été constaté que les changements longitudinaux de connectivité correspondaient à des changements longitudinaux du coefficient de participation fonctionnelle dans les zones associatives distribuées d'un ordre élevé, y compris le cortex préfrontal dorsal et médial, le cortex pariétal inférieur et le cortex latéral-temporal ( 4D ).


Image n ° 5

Ensuite, les scientifiques ont tenté de comprendre les effets des différences individuelles dans les relations structurelles et fonctionnelles sur le comportement. En particulier, la connectivité structurelle-fonctionnelle pendant l'exécution d'une tâche avec une mémoire de travail peut-elle expliquer les performances des cadres. Il a été constaté que l'amélioration de l'activité exécutive est associée à une cohérence structurelle et fonctionnelle plus forte dans le cortex préfrontal rostrolatéral, le gyrus cingulaire postérieur et le cortex occipital médial ( 5A ).

L'ensemble des observations ci-dessus conduit à plusieurs conclusions principales. Premièrement, les changements régionaux dans la connectivité structurelle et fonctionnelle sont inversement proportionnels à la complexité de la fonction dont une région cérébrale particulière est responsable. Une relation structurelle-fonctionnelle plus forte a été trouvée dans certaines parties du cerveau qui se spécialisent dans le traitement d'informations sensorielles simples (par exemple, les signaux visuels). Et dans les zones du cerveau impliquées dans des processus plus complexes (fonction exécutive et contrôle inhibiteur), la connectivité structurelle et fonctionnelle était plus faible.

Il a également été constaté que la connectivité structurelle et fonctionnelle est compatible avec l'expansion évolutive du cerveau observée chez les primates. Des études comparatives du cerveau humain, des primates et des singes ont déjà été menées, qui ont montré que les zones sensorielles (par exemple, le système visuel) sont très conservatrices chez les primates et n'ont pas beaucoup augmenté au cours de l'évolution récente. Mais les zones associatives du cerveau (par exemple, le cortex préfrontal) ont subi une expansion significative. Cette expansion a peut-être directement affecté l'émergence de capacités cognitives complexes chez l'homme. Il a été constaté que les zones du cerveau qui se développaient rapidement pendant l'évolution avaient une connectivité structurelle et fonctionnelle plus faible, tandis que les zones sensorielles simples étaient plus fortes.

Chez les enfants et les adolescents, la relation structurale-fonctionnelle augmente assez activement dans les zones frontales du cerveau, qui sont responsables de la fonction d'inhibition (c'est-à-dire la maîtrise de soi). Ainsi, le développement à long terme de la connectivité structurelle et fonctionnelle dans ces domaines peut améliorer la fonction exécutive et la maîtrise de soi, dont le processus de développement se poursuit à l'âge adulte.

Pour une connaissance plus détaillée des nuances de l'étude, je vous recommande de consulter le rapport des scientifiques et les documents supplémentaires qui s'y rapportent.

Épilogue

Le cerveau humain a toujours été et restera longtemps l'un des plus grands mystères de l'humanité. Il s'agit d'un mécanisme incroyablement complexe qui doit exécuter de nombreuses fonctions, contrôler de nombreux processus et stocker d'énormes quantités d'informations. Pour de nombreux parents, il n'y a rien de plus mystérieux que le cerveau de leurs enfants adolescents. Leur comportement est parfois difficile à qualifier de logique ou de constructif, mais cela est dû au processus de leur développement biologique et de leur formation sociale.

Bien sûr, les changements dans les relations structurelles et fonctionnelles de certaines régions du cerveau et l'influence des changements hormonaux peuvent justifier scientifiquement le comportement particulier des jeunes, mais cela ne signifie pas qu'ils n'ont pas besoin d'être dirigés. L'homme n'est pas intrinsèquement un être antisocial. Si quelqu'un évite les autres, alors certainement pas à cause de notre prédisposition biologique. Par conséquent, la participation active des parents à la vie de leurs enfants est un aspect extrêmement important de leur développement.

Il faut aussi comprendre que même à l'âge de trois ans, l'enfant est déjà une personne avec son propre caractère, ses désirs et sa propre vision du monde. Le parent ne doit pas devenir invisible pour son enfant, le laissant aller nager librement, mais ne doit pas se transformer en mur de béton armé, le protégeant de la connaissance du monde. Quelque part, il faut pousser, quelque part pour tenir, quelque part pour donner une liberté totale, et quelque part, ayant fait preuve de l'autorité parentale, pour dire "non" ferme, même si l'enfant n'est pas satisfait de cela.

C'est difficile d'être parent, c'est encore plus difficile d'être un bon parent. Mais être adolescent n'est pas si simple non plus. Le corps change extérieurement, le cerveau change, l'environnement change (il y avait une école et maintenant une université), le rythme de la vie change. De nos jours, la vie ressemble souvent à la Formule 1, sur laquelle il n'y a pas de place pour la lenteur. Mais la vitesse élevée est associée à de grands risques, car un pilote inexpérimenté peut en souffrir. La tâche du parent est de devenir l'entraîneur de son enfant, afin de le libérer calmement dans le monde à l'avenir, sans crainte pour son avenir.

Certains parents se considèrent plus intelligents que d’autres, certains sont prêts à appliquer tout conseil entendu sur Internet ou par un voisin, et pour quelqu'un, il est juste «violet» pour tous les détails de l’éducation. , , .

Merci de votre attention, restez curieux et passez un bon week-end à tous, les gars! :)

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