Découvrez l’origine, les types et l’utilisation de la neuroplasticité dans différentes populations et comment vous pouvez recâbler votre cerveau pour améliorer la plasticité.
Qu’est-ce que la neuroplasticité ?
Saviez-vous que le cerveau humain subit des changements constants par le biais d’un processus connu sous le nom de neuroplasticité ?
Les neurones sont les cellules nerveuses qui composent le cerveau et le système nerveux. La plasticité fait référence à la capacité du cerveau à changer et à sa malléabilité. Le tissu nerveux du cerveau a une énorme capacité de plasticité.
Par conséquent, la neuroplasticité, également connue sous le nom de plasticité cérébrale, est la capacité du cerveau à s’adapter et à changer. Ce terme désigne la capacité du système nerveux à répondre à des stimuli intrinsèques ou extrinsèques en restructurant et en réorganisant la structure et la fonction cérébrales et en développant les réseaux neuronaux.
Les changements structurels et fonctionnels sont dus à des lésions cérébrales, à des changements environnementaux, à de nouvelles expériences ou à des changements structurels attribués à l’apprentissage.
La neuroplasticité nous aide à nous adapter aux changements physiologiques, aux nouvelles expériences et aux pressions environnementales. Lorsque nous vivons de nouvelles expériences, nous créons de nouvelles connexions neuronales entre les neurones et nous recâblons le cerveau pour qu’il s’adapte à de nouvelles situations.
Si la neuroplasticité se produit au quotidien, nous pouvons également l’encourager et la stimuler.
Histoire et recherche de la plasticité neuronale
Jerzy Konorski a inventé le terme de neuroplasticité pour la première fois en 1948 ; un neuroscientifique décrivait les changements qu’il observait dans les structures neuronales, et ce terme a été plus largement utilisé dans les années 1960.
Jusque dans les années 1960, les scientifiques pensaient que le développement et les changements du cerveau ne pouvaient se produire que pendant la petite enfance et l’enfance. À l’âge adulte, la structure du cerveau devient permanente.
Cependant, l’idée de neuroplasticité remonte encore plus loin, au « père des neurosciences », Santiago Ramon y Cajal. Au début des années 1900, il a découvert que le cerveau humain changeait après l’âge adulte, contrairement à ce que l’on croyait à l’époque.
Dans les années 1960, une autre découverte a indiqué que les neurones pouvaient se réorganiser après un événement traumatisant. La recherche a également découvert que le stress pouvait modifier la structure du cerveau et son fonctionnement.
À la fin des années 1990, des chercheurs ont découvert que le stress pouvait également tuer les cellules du cerveau, mais cette conclusion n’a pas encore été validée.
Pendant plusieurs décennies, le cerveau a été considéré comme un « organe non renouvelable », dans la mesure où les cellules cérébrales sont contenues dans une quantité finie et meurent avec l’âge. Comme l’a dit Ramon y Cajal, « dans les centres adultes, les voies nerveuses sont quelque chose d’immuable, de fini et de fixe. Rien ne peut être régénéré, et tout peut mourir ».
D’autres études ont permis de découvrir d’autres façons pour les cellules cérébrales de mourir, de s’adapter, de se reconnecter, de se reconstituer et de repousser, un processus appelé neurogenèse adulte.
Comment fonctionne la neuroplasticité ?
Le cerveau est composé d’unités de travail individuelles ou de vastes réseaux appelés neurones. Des millions de neurones interconnectés travaillent ensemble pour accomplir une seule tâche.
Les réseaux neuronaux suivent des schémas de connectivité spécifiques et uniques, s’allumant dans des séquences également spécifiques, et les neurones aident les individus à accomplir diverses tâches.
Le développement et la croissance rapides du cerveau se produisent au cours des premières années de l’enfance. Par exemple, à la naissance d’un enfant, chaque neurone du cortex cérébral présente environ 2 500 petits espaces, ou synapses, entre les neurones où ils relaient les impulsions nerveuses.
À l’âge de trois ans, ce nombre passe à 15 000 synapses par neurone. Les adultes n’ont que la moitié de ce nombre de synapses. Cela s’explique par l’élagage synaptique, par lequel les nouvelles expériences éliminent certaines connexions dans le cerveau tout en renforçant d’autres connexions.
Les neurones fréquemment utilisés ont des connexions plus fortes dans le cerveau, tandis que les neurones jamais ou rarement utilisés finissent par mourir. Lorsque les connexions faibles sont éliminées et que de nouvelles connexions sont établies, le cerveau s’adapte à des circonstances et à des environnements changeants.
Neuroplasticité et neurogenèse
Bien que la neuroplasticité et la neurogenèse soient des concepts apparentés, il s’agit de deux concepts différents.
La neuroplasticité désigne la capacité du cerveau à former de nouvelles voies et connexions et à reconnecter ses circuits. La neurogenèse, quant à elle, est la capacité du cerveau à développer de nouveaux neurones.
La neurogenèse est un concept fascinant. La possibilité de faire croître de nouveaux neurones et de remplacer les neurones morts ou endommagés ouvre la voie à de nouvelles méthodes de prévention et de traitement de la démence, à la guérison des lésions cérébrales et à de nombreux autres domaines que nous ne connaissons pas.
Neuroplasticité structurelle et fonctionnelle
La recherche expérimentale sur le cerveau a mis en évidence deux grands types de neuroplasticité : la plasticité fonctionnelle et la neuroplasticité structurelle.
La neuroplasticité fonctionnelle est la capacité du cerveau à déplacer des fonctions vers une zone entière du cerveau à partir d’une zone endommagée du cerveau. Elle est initiée par l’apprentissage et le développement, ce qui entraîne des changements structurels permanents dans les synapses neuronales.
La plasticité structurelle est une modification de la force des connexions neuronales dans le cerveau. Le cerveau peut modifier sa structure physique en réponse à l’apprentissage et à la capacité du cerveau à modifier ses connexions neuronales.
Autres types de neuroplasticité
D’autres types de neuroplasticité comprennent la plasticité dépendante de l’expérience. La plasticité dépendante de l’expérience est le processus constant d’organisation et de création de connexions neuronales à travers les expériences de vie d’une personne.
La plasticité homéostatique implique des mécanismes cérébraux qui maintiennent l’homéostasie du réseau synaptique en coordonnant les changements d’excitabilité et de connectivité entre plusieurs neurones afin de stabiliser la fonction du circuit.
La plasticité synaptique est la capacité du cerveau à modifier durablement, en fonction de l’expérience, la force des connexions neuronales. Il s’agit d’une propriété fondamentale des neurones, qui peuvent modifier l’efficacité et la force de la transmission synaptique par le biais de différents mécanismes dépendants de l’activité, connus sous le nom de plasticité synaptique.
La plasticité synaptique se produit lorsque le neurone présynaptique stimule le neurone postsynaptique, en ajoutant davantage de récepteurs de neurotransmetteurs et en abaissant le seuil requis pour être stimulé par le neurone présynaptique.
Les avantages de la neuroplasticité
La neuroplasticité présente plusieurs avantages. Elle est bénéfique pour le cerveau et la cognition de différentes manières. Les adaptations et les modifications du cerveau façonnent le fonctionnement du cerveau de l’individu et sa vision du monde.
Elle affecte également les capacités d’apprentissage, les souvenirs et les croyances subconscientes des individus.
Parmi les avantages de la neuroplasticité, citons
- Amélioration de la capacité des individus à apprendre de nouvelles choses
- Les individus s’engagent dans des activités de manière plus réfléchie
- Aider les personnes souffrant de dépression et d’anxiété.
- Aide les personnes à se remettre d’un traumatisme crânien ou d’un accident vasculaire cérébral
- Augmente la mémoire et le volume du cerveau
- La capacité de recâbler les fonctions cérébrales.
- Amélioration des capacités cognitives des individus.
- Amélioration des fonctions cérébrales dans certaines zones du cerveau.
Caractéristiques de la neuroplasticité
La recherche a d’abord prétendu que les réseaux neuronaux du cerveau devenaient rigides et fixes avec l’âge. Cependant, on a récemment découvert que les cerveaux ne cessent de changer et de s’adapter.
La neuroplasticité présente certaines caractéristiques déterminantes.
L’âge et l’environnement sont les caractéristiques qui définissent la neuroplasticité. La plasticité peut se produire à tout âge ; certains changements sont associés à des âges spécifiques. Le cerveau subit de nombreux changements au cours des premières années de la vie, alors que le cerveau immature s’organise et se développe.
Les jeunes cerveaux sont généralement plus réactifs et sensibles aux expériences que les cerveaux plus âgés. Toutefois, cela ne signifie pas que les cerveaux plus âgés ne peuvent pas s’adapter, apprendre de nouvelles choses et renforcer leur plasticité.
Les connexions cérébrales se renforcent ou s’affaiblissent en fonction des réseaux neuronaux utilisés plus ou moins fréquemment. L’interaction entre l’environnement et la génétique joue un rôle dans la formation de la plasticité cérébrale d’un individu. La neuroplasticité est un processus continu impliquant les cellules du cerveau, y compris les cellules vasculaires et gliales. Elle est favorisée ou entravée par le niveau de stress, le mode de vie quotidien et les habitudes.
En cas de lésions cérébrales telles qu’un accident vasculaire cérébral, les zones du cerveau associées à certaines fonctions peuvent être endommagées. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) montre que les zones saines du cerveau peuvent prendre le relais des zones endommagées et restaurer les capacités perdues.
Limites de la plasticité cérébrale
Bien que la plasticité cérébrale soit une voie prometteuse pour la prévention et le traitement de diverses affections, elle présente des limites. Le cerveau n’est pas malléable à l’infini. Certaines zones du cerveau sont responsables de fonctions spécifiques. Par exemple, certaines zones du cerveau sont essentielles à la cognition, à la parole, au langage et aux mouvements.
La plupart des preuves de la récupération et de l’endommagement de la plasticité cérébrale se situent autour du cortex cérébral. Bien que certaines zones puissent compenser la perte, le cortex ne peut pas reprendre entièrement les fonctions des régions cérébrales complexes qui sont endommagées, par exemple l’hippocampe.
Neuroplasticité et psychologie
La plasticité neuronale est un élément crucial d’un conseil et d’un coaching efficaces. Outre les changements cérébraux et les adaptations fonctionnelles, la neuroplasticité offre des voies potentielles de changement psychologique. Des médicaments et des produits chimiques sont utilisés pour modifier le fonctionnement de notre cerveau et la psychologie a investi beaucoup d’efforts pour comprendre les changements dans le cerveau par la modification des schémas de pensée.
Et si, au contraire, nous pouvions apporter des changements significatifs et permanents par le biais d’activités et d’expériences quotidiennes ? C’est là que l’apprentissage joue un rôle important. Lorsque l’on apprend, de nouvelles voies se forment dans le cerveau. Chaque nouvelle leçon et expérience peut modifier le mode de fonctionnement du cerveau et connecter de nouveaux neurones.
Âge et neuroplasticité
Comme on peut le penser, la neuroplasticité évolue avec l’âge, mais diffère d’un individu à l’autre.
La plasticité cérébrale et les enfants
Chez les enfants, le cerveau est en constante évolution, croissance et développement. À chaque nouvelle expérience, le cerveau en développement s’adapte et modifie sa structure, sa fonction ou les deux. C’est donc au cours de la période critique de l’enfance que la neuroplasticité est la plus active, dans le cadre du développement normal de l’être humain.
Pendant la période critique, le système nerveux reçoit des informations sensorielles pour se développer correctement.
Chaque neurone du cerveau d’un nourrisson possède environ 7 500 connexions avec d’autres neurones. À l’âge de deux ans, le nombre de connexions entre les neurones est deux fois supérieur à celui du cerveau d’un adulte moyen.
Lorsque l’enfant grandit et que la période critique se termine, le nombre de connexions maintenues diminue et celles qui restent sont renforcées.
Quatre grands types de neuroplasticité sont observés chez les enfants.
- Altération de la neuroplasticité : changements cérébraux dus à des troubles acquis ou génétiques.
- La plasticité excessive ou inadaptée implique la réorganisation de voies inadaptées et nouvelles qui peuvent entraîner des handicaps et des troubles.
- Plasticité adaptative : changements résultant de l’apprentissage ou de la pratique d’une nouvelle compétence ou de l’adaptation à des changements structurels ou fonctionnels à la suite d’une blessure.
Les processus sont plus prononcés chez les enfants et les jeunes enfants, ce qui accroît leur capacité à se remettre d’une blessure plus efficacement que les adultes. Il existe des cas flagrants de récupération, d’adaptation et de croissance neuroplastiques chez les enfants.
La plasticité cérébrale chez les adultes
En revanche, la neuroplasticité est observée à des niveaux généralement plus faibles et moins que chez l’enfant dans le cerveau de l’adulte, mais ce dernier peut encore changer et s’adapter.
Le cerveau adulte peut restaurer des fonctions et des connexions perdues ou anciennes qui n’ont pas été souvent utilisées, améliorant ainsi les fonctions cognitives et la mémoire.
Bien que le potentiel de neuroplasticité soit plus faible chez les adultes que chez les enfants ou les jeunes adultes, avec un mode de vie sain et quelques efforts, les adultes peuvent encourager une croissance et des changements positifs dans leur cerveau, tout comme les jeunes.
Comment recâbler votre cerveau et améliorer la plasticité ?
Il existe plusieurs façons d’encourager les changements dans le cerveau afin de stimuler et d’améliorer la neuroplasticité à tout moment de la vie.
Enrichir l’environnement
La première étape consiste à créer un environnement enrichissant. Pour stimuler les changements positifs dans le cerveau, il faut assurer un environnement enrichi qui offre des défis, de la nouveauté et une attention ciblée, en particulier pendant l’adolescence et l’enfance.
Cependant, un environnement enrichissant peut également être bénéfique pour le cerveau à l’âge adulte. Un environnement enrichi stimule le cerveau de différentes manières. Il peut s’agir, par exemple, de voyages, d’une formation et d’une expérience musicales, de la lecture de romans, de la création d’œuvres d’art et de la danse.
Sommeil et exercice
Un autre moyen est de se reposer ou de dormir. Le sommeil joue un rôle essentiel dans la croissance dendritique du cerveau. Les dendrites se développent à l’extrémité des neurones et transmettent les informations d’un neurone à l’autre. Le renforcement des connexions neuronales peut favoriser une plus grande plasticité cérébrale.
Le sommeil a des effets importants sur la santé physique et mentale d’un individu. La recherche suggère que la génétique et la composition de la matière grise du cerveau contribuent également à ces effets.
Une bonne hygiène du sommeil peut vous aider à améliorer votre sommeil. Il s’agit d’élaborer et de respecter un horaire de sommeil cohérent et de créer un environnement propice à un sommeil détendu et sain.
L’exercice ou l’activité physique régulière est un autre moyen de favoriser la neuroplasticité, car elle présente plusieurs avantages. Par exemple, des études montrent que l’exercice physique peut aider à prévenir la perte de neurones dans des zones importantes de l’hippocampe, une région du cerveau impliquée dans la mémoire. L’exercice peut également favoriser la formation de nouveaux neurones dans la même région du cerveau, stimulant ainsi la plasticité cérébrale.
Des études récentes montrent que l’exercice physique peut également stimuler la plasticité cérébrale grâce à ses effets sur le facteur neurotrophique dérivé du cerveau, une protéine de croissance nerveuse), les ganglions de la base (une zone du cerveau qui contrôle l’activité motrice et l’apprentissage) et la connectivité fonctionnelle. L’augmentation du facteur neurotrophique dérivé du cerveau entraîne une neurogenèse plus importante, ce qui atténue la dépression et l’anxiété et permet d’améliorer les facultés cognitives.
Il est recommandé de pratiquer chaque semaine au moins 150 minutes d’exercices cardio d’intensité modérée (natation, vélo, danse ou marche) et de faire au moins deux jours d’exercices de musculation.
Modifications du mode de vie
Il est également démontré que le jeûne intermittent favorise les réponses adaptatives dans les synapses, améliorant ainsi la plasticité cérébrale.
La pratique de la pleine conscience et les jeux de société, les jeux de cartes ou les jeux vidéo peuvent également améliorer la plasticité du cerveau.
Guérir le cerveau par la plasticité
La recherche sur la neuroplasticité a progressé grâce à l’observation des changements dans le cerveau des personnes ayant subi une grave lésion cérébrale traumatique.
La recherche a démontré que certaines personnes ayant subi de graves traumatismes et des lésions cérébrales importantes ont pu retrouver un haut degré de fonctionnalité grâce à la neuroplasticité. La neuroplasticité permet aux cellules nerveuses du cerveau de compenser la lésion et d’adapter les activités en réponse aux changements de l’environnement et aux nouvelles situations.
Des études montrent qu’il est possible de retrouver une pleine fonctionnalité pour des personnes ayant subi des traumatismes cérébraux à différents degrés. Selon le Translational Research in Traumatic Brain Injury, trois phases de neuroplasticité suivent l’expérience du traumatisme.
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Phase 1 : immédiatement après une blessure, les neurones commencent à mourir, ce qui entraîne une diminution des voies inhibitrices corticales. Cette phase dure environ 24 à 48 heures et peut permettre de découvrir des réseaux neuronaux secondaires qui ont été peu ou pas utilisés.
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Phase 2 : quelques jours après le traumatisme. Les activités des voies corticales deviennent excitatrices, créant de nouvelles synapses. D’autres cellules cérébrales et neurones remplacent les cellules mortes et endommagées pour faciliter la guérison.
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Phase 3 : après quelques semaines, le cerveau est remodelé par la génération de nouvelles synapses en plein essor. À ce stade, la rééducation et la thérapie peuvent aider le cerveau à apprendre de nouvelles voies neuronales, limitant ainsi les effets traumatiques sur le cerveau.
De nombreux traitements pharmacologiques sont en cours de développement et de recherche pour aider les individus à se remettre d’un traumatisme en améliorant la neuroplasticité, en plus des traitements et des thérapies impliquant l’expression génétique et les cellules souches, recrutant des cellules immunitaires pour limiter les dommages et réguler les réactions inflammatoires.
Lorsque les tissus sont endommagés, les réactions inflammatoires entraînent une augmentation de l’influx nociceptif de la périphérie vers le système nerveux central.
Malgré les limites de la neuroplasticité et la difficulté de se remettre d’une lésion cérébrale, les traumatismes et les lésions cérébrales sont les situations les plus propices à l’utilisation des capacités neuroplastiques du cerveau. Par exemple, le cerveau peut récupérer, se réorganiser et induire des changements significatifs à la suite d’un traumatisme ou d’une lésion cérébrale.
Plasticité cérébrale et accident vasculaire cérébral
La neuroplasticité a été observée chez les personnes se remettant d’un accident vasculaire cérébral. Les accidents vasculaires cérébraux entraînent souvent des lésions cérébrales chez les patients en raison de la réduction du flux sanguin. Ces lésions peuvent aller d’une intensité modérée (déficience limitée des muscles faciaux) à une intensité sévère (graves troubles de la mémoire et des fonctions cognitives).
Selon la gravité de l’accident, le volume du cerveau peut être réduit et des volumes de cellules cérébrales peuvent mourir, ce qui entraîne un dysfonctionnement du cerveau. La récupération après un accident vasculaire cérébral dépend de la capacité du cerveau à s’autoguérir.
Cependant, les patientes victimes d’un accident vasculaire cérébral peuvent également bénéficier d’une récupération réussie. Selon les experts, la meilleure façon d’encourager la neuroplasticité pour récupérer d’un accident vasculaire cérébral consiste à utiliser deux méthodes clés :
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Répétition des tâches : répétition constante d’une compétence ou d’un mouvement favorisant un apprentissage plus rapide, par exemple dans le cadre d’une formation musicale.
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Pratique spécifique à une tâche
L’apprentissage d’une nouvelle activité ou compétence ou le réapprentissage d’une ancienne activité ou compétence par une pratique régulière et spécifique peut entraîner des changements cérébraux significatifs. Il est possible d’apprendre en répétant des tâches, et une pratique spécifiques ainsi que des améliorations dans un seul domaine peuvent également améliorer d’autres compétences et aptitudes.
Les thérapies occupationnelles, physiques et orthophoniques peuvent encourager la neuroplasticité et permettre au cerveau de surmonter les déficits physiques et mentaux. Par exemple, le fait d’entamer le processus de rééducation immédiatement après un accident vasculaire cérébral ou toute autre lésion neurologique permet de tirer parti de l’augmentation naturelle de la plasticité du cerveau après un traumatisme.
Une partie de la rééducation consiste à reconstruire les connexions entre les cellules nerveuses. Le recâblage du cerveau peut permettre à d’autres régions de prendre en charge des fonctions précédemment gérées par les zones endommagées.
Plasticité cérébrale et dépression
Les troubles mentaux, notamment la dépression et l’anxiété, sont associés à une réduction de la plasticité neuronale. Une neuroplasticité négative est associée aux troubles psychiatriques. La dépression peut entraîner des lésions cérébrales qui favorisent les voies inadaptées et malsaines et découragent les voies adaptatives.
Les thérapies modernes pour ces conditions se concentrent sur l’amélioration de la neuroplasticité et sur l’enseignement aux patients de précieuses compétences d’adaptation.
La recherche montre que les comportements quotidiens d’un individu peuvent modifier la structure de son cerveau. Par exemple, il peut désapprendre la dépression et l’anxiété. Grâce à une formation neuronale professionnelle, ces tendances peuvent être remplacées par des voies constructives.
Par exemple, le syndrome de stress post-traumatique (SSPT) peut devenir un problème de santé important à l’avenir.
Les exercices de neuroplasticité peuvent favoriser la plasticité neuronale, notamment les exercices cérébraux, les contacts avec les proches et une alimentation saine.
L’apprentissage de nouvelles compétences et d’une nouvelle langue, la réalisation d’activités motrices manuelles ou la pratique de jeux d’entraînement cérébral peuvent également améliorer la neuroplasticité et aider à lutter contre la dépression et l’anxiété.
Autres applications de la neuroplasticité
La recherche a permis de découvrir d’autres applications de la plasticité neuronale et son implication dans différentes pathologies, notamment la vision binoculaire, les membres fantômes et la perte d’audition.
Vision binoculaire
Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont supposé que les humains devaient acquérir la stéréopsie ou la vision binoculaire dans la petite enfance, faute de quoi ils ne l’obtiendraient jamais. Plus récemment, les améliorations réussies chez les personnes souffrant d’anomalies de la vision stéréoscopique et d’amblyopie sont des exemples marquants de neuroplasticité. La vision binoculaire et la neuroplasticité sont des domaines de recherche clinique et scientifique actifs et continus.
Membres fantômes
On parle de douleur du membre fantôme lorsqu’une personne continue à ressentir une sensation ou une douleur dans une partie du corps qui a été amputée. Ce phénomène est fréquent chez les personnes amputées. La douleur du membre fantôme est due à la neuroplasticité.
Les neurones corticaux ou les cartes des membres amputés interagissent avec une zone environnante dans le gyrus postcentral. Cette activité est mal interprétée par la zone du cortex responsable de l’amputation.
Les individus peuvent modifier les représentations neurales de leurs membres fantômes afin de générer des commandes permettant d’exécuter des mouvements compliqués.
Méditation
La recherche a également suggéré un lien entre la méditation et la neuroplasticité. La pratique de la méditation est liée à des modifications de l’intensité et de l’épaisseur corticale de la matière grise dans le cerveau. La méditation peut entraîner des changements physiques dans la structure du cerveau, en particulier dans les régions liées à la dépression, à l’anxiété, à la peur, à la colère, à la compassion et à l’attention.
Perte d’audition et surdité
La perte de l’audition ou la surdité peut entraîner une plasticité compensatoire du cortex auditif et d’autres zones cérébrales associées. Le cortex auditif est principalement responsable du traitement des informations auditives ; cependant, chez les personnes malentendantes, il est réorienté vers d’autres fonctions, notamment la somatosensation et la vision.
Conclusion
La neuroplasticité est un processus qui peut être manipulé dans le cerveau sain ou malade et qui procure de nombreux avantages. Depuis le début du développement du cerveau jusqu’à notre mort, les connexions neuronales dans le cerveau s’adaptent en réponse à des besoins changeants. Ce processus dynamique et sans fin nous permet de nous adapter et d’apprendre de différentes expériences.
Références
Neuroplasticity - StatPearls - NCBI Bookshelf
Neuroplasticity: How Experience Changes the Brain
Dynamic Brains and the Changing Rules of Neuroplasticity: Implications for Learning and Recovery
