Action dirigée vers un butEdit
Un examen des études de neuro-imagerie, des études anatomiques de la connectivité du caudé et des études comportementales révèle un rôle du caudé dans le fonctionnement exécutif. Une étude sur des patients atteints de la maladie de Parkinson (voir ci-dessous) peut également contribuer à un ensemble croissant de preuves.
Une approche à deux volets de la neuro-imagerie (y compris la TEP et l’IRMf) et des études anatomiques exposent une relation forte entre le caudé et les zones corticales associées au fonctionnement exécutif : « Les mesures non invasives de la connectivité anatomique et fonctionnelle chez les humains démontrent un lien clair entre le caudé et les zones frontales exécutives. »
Pendant ce temps, les études comportementales apportent une autre couche à l’argument : des études récentes suggèrent que le caudé est fondamental pour l’action dirigée vers un but, c’est-à-dire « la sélection du comportement basée sur les valeurs changeantes des objectifs et la connaissance de quelles actions mènent à quels résultats. » L’une de ces études présentait à des rats des leviers qui déclenchaient la libération d’une solution aromatisée à la cannelle. Une fois que les rats ont appris à appuyer sur le levier, les chercheurs ont modifié la valeur du résultat (on a appris aux rats à ne pas aimer le parfum soit en leur donnant trop de parfum, soit en les rendant malades après avoir bu la solution) et les effets ont été observés. Les rats normaux ont appuyé moins souvent sur le levier, tandis que les rats présentant des lésions de la caudale n’ont pas supprimé le comportement aussi efficacement. De cette façon, l’étude démontre le lien entre le noyau caudé et le comportement dirigé vers un but ; les rats dont les noyaux caudés étaient endommagés avaient des difficultés à évaluer la valeur changeante du résultat. Dans une étude comportementale réalisée en 2003 sur des humains, un processus similaire a été répété, mais la décision consistait cette fois à faire confiance ou non à une autre personne lorsque de l’argent était en jeu. Alors qu’ici le choix était beaucoup plus complexe – on ne demandait pas simplement aux sujets d’appuyer sur un levier, mais ils devaient peser une foule de facteurs différents – au cœur de l’étude se trouvait toujours la sélection comportementale basée sur les valeurs changeantes des résultats.
En bref, la neuro-imagerie et les études anatomiques soutiennent l’affirmation selon laquelle le caudé joue un rôle dans le fonctionnement exécutif, tandis que les études comportementales approfondissent notre compréhension de la façon dont le caudé guide certains de nos processus décisionnels.
MémoireEdit
La boucle sous-corticale du cortex dorsal-préfrontal impliquant le noyau caudé a été liée à des déficits de la mémoire de travail, spécifiquement chez les patients schizophrènes. L’imagerie fonctionnelle a montré une activation de cette boucle sous-corticale lors de tâches de mémoire de travail chez les primates et les sujets humains sains. Le noyau caudé peut également être associé à des déficits de la mémoire de travail avant le début de la maladie. On a constaté que le volume du noyau caudé est inversement associé aux erreurs persévératives lors de tâches de mémoire de travail spatiale.
L’amygdale envoie des projections directes vers le noyau caudé. Tant l’amygdale que le noyau caudé ont des projections directes et indirectes vers l’hippocampe. L’influence de l’amygdale sur le traitement de la mémoire dans le noyau caudé a été démontrée par le fait que les lésions impliquant les connexions entre ces deux structures « bloquent les effets d’amélioration de la mémoire de l’oxotrémorine perfusée dans le noyau caudé ». Dans une étude portant sur des rats ayant reçu un entraînement au labyrinthe aquatique, on a découvert que le noyau caudé améliorait la mémoire de l’entraînement guidé visuellement après que de l’amphétamine ait été perfusée après l’entraînement dans le caudé.
LearningEdit
Dans une étude de 2005, on a demandé à des sujets d’apprendre à catégoriser des stimuli visuels en classant des images et en recevant un retour sur leurs réponses. L’activité associée à l’apprentissage réussi de la classification (catégorisation correcte) était concentrée au corps et à la queue du caudé, tandis que l’activité associée au traitement de la rétroaction (le résultat d’une catégorisation incorrecte) était concentrée à la tête du caudé.
SommeilEdit
Les lésions bilatérales de la tête du noyau caudé chez les chats étaient corrélées à une diminution de la durée du sommeil lent profond pendant le cycle veille-sommeil. Avec une diminution du volume total du sommeil lent profond, la transition de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme peut également être affectée négativement.Cependant, les effets de l’ablation des noyaux caudés sur le schéma veille-sommeil des chats n’ont pas été permanents. Une normalisation a été découverte après une période de trois mois suivant l’ablation des noyaux caudés. Cette découverte pourrait être due à la nature interdépendante des rôles du noyau caudé et du cortex frontal dans le contrôle des niveaux d’activation du système nerveux central. Les chats ayant subi l’ablation du noyau caudé, bien que toujours hyperactifs, présentaient une diminution significative du temps de sommeil par mouvements oculaires rapides (REMS) qui n’a duré que deux mois environ. Cependant, les chats afrontés avaient une diminution permanente du temps de REMS et seulement une période temporaire d’hyperactivité.
Contrairement aux associations entre le sommeil « profond », REM et le noyau caudé, une étude impliquant des mesures EEG et IRMf pendant les cycles de sommeil humain a indiqué que le noyau caudé démontre une activité réduite pendant le sommeil non-REM à travers tous les stades de sommeil. En outre, des études du volume des noyaux caudés humains chez des sujets atteints du syndrome d’hypoventilation centrale congénitale (SCHC) ont établi une corrélation entre le SCHC et une réduction significative du volume des noyaux caudés gauche et droit. Le syndrome d’hypoventilation centrale congénitale est une maladie génétique qui affecte le cycle du sommeil en raison d’une réduction de la pulsion respiratoire. Par conséquent, il a été suggéré que le noyau caudé joue un rôle dans les cycles de sommeil humains.
EmotionEdit
Le noyau caudé a été impliqué dans les réponses à la beauté visuelle, et a été suggéré comme l’un des « corrélats neuronaux de l’amour romantique ».
Le comportement d’attachement à l’approche et l’affect sont également contrôlés par le noyau caudé. Des chats ayant subi une ablation bilatérale des noyaux caudés ont persisté à s’approcher et à suivre des objets, en essayant d’entrer en contact avec la cible, tout en montrant une disposition amicale par l’élicitation du piétinement des membres antérieurs et du ronronnement. L’ampleur des réponses comportementales était corrélée à l’étendue de l’ablation des noyaux. Les rapports de patients humains présentant des lésions sélectives du noyau caudé montrent une lésion unilatérale du caudé entraînant une perte de la pulsion, un trouble obsessionnel-compulsif, un comportement persévératif lié à un stimulus et une hyperactivité. La plupart de ces déficits peuvent être classés comme étant liés à des comportements d’approche et d’attachement, de l’approche d’une cible à l’amour romantique.
LangueEdit
Des études de neuro-imagerie révèlent que les personnes capables de communiquer dans plusieurs langues activent exactement les mêmes régions cérébrales, quelle que soit la langue. Une publication de 2006 étudie ce phénomène et identifie le caudé comme un centre de contrôle du langage. Dans le cas peut-être le plus illustratif, un sujet trilingue présentant une lésion du caudé a été observé. La patiente conservait la compréhension du langage dans ses trois langues, mais lorsqu’on lui demandait de produire du langage, elle passait involontairement d’une langue à l’autre. En bref, « ces résultats et d’autres résultats obtenus avec des patients bilingues suggèrent que le caudé gauche est nécessaire pour surveiller et contrôler les alternatives lexicales et linguistiques dans les tâches de production. »
Les déformations locales de la forme de la surface médiane du caudé ont été corrélées avec la capacité d’apprentissage verbal chez les femmes et le nombre d’erreurs de persévérance dans les tâches de mémoire de travail de fluidité spatiale et verbale chez les hommes. Plus précisément, un plus grand volume du noyau caudé a été lié à une meilleure performance de fluidité verbale.
Une étude neurologique de la glossolalie a montré une réduction significative de l’activité dans le noyau caudé gauche pendant la glossolalie par rapport au chant en anglais.
Contrôle du seuilModification
Le cerveau contient de grandes collections de neurones connectés réciproquement par des synapses excitatrices, formant ainsi un grand réseau d’éléments avec une rétroaction positive. Il est difficile de voir comment un tel système peut fonctionner sans un mécanisme pour empêcher une activation explosive. Certaines preuves indirectes indiquent que le caudé pourrait jouer ce rôle régulateur en mesurant l’activité générale du cortex cérébral et en contrôlant le potentiel de seuil.