Conclusion de projet

Ca y est, notre projet est (enfin) terminé !

Vous pouvez retrouver les recherches liées à nos deux problématiques de l’année sur ce blog des Savanturiers du cerveau :

  • Que sait-on des amis imaginaires ?
  • La transmission de l’information peut-elle s’arrêter ou se perdre ?

Nous aimerions remercier le dispositif des Savanturiers pour nous avoir permis de collaborer avec des chercheurs pour répondre à notre questionnement scientifique.

Nous aimerions également remercier les chercheurs qui nous accompagnent depuis ces deux dernières années : Amélia Legavre, François Taddei et Laurent Groc.

Un grand merci d’avoir poussé notre questionnement vers des frontières inconnues et d’avoir contribué à le construire par nos échanges.

           

Nous avons adoré ces deux dernières années de projets ! Nous sommes devenus à la fois des Savanturiers du possible et des Bâtisseurs de savoirs 🙂

Bryan, Laly, Mathys, Kylian, Idriss, Jade, Rébéca, Douae, Manon, Sandro, Matéo, Léna, Emmy, Jasmine, Sara, Nina, Marco, Thalia, Titouan, Tristan, Lucie, Matio, Mohamed, Roxane, Kérane, Chloé, Alassane, Lola, Shéryl et la maitresse.

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Notre expérience de modélisation de la transmission de l’information

Problématique : « La transmission de l’information peut-elle s’arrêter ou se perdre ? » (4)

Afin de bien comprendre le fonctionnement de la transmission de l’information dans le cerveau, nous avons réalisé une expérimentation de modélisation en EPS.

Nous avons modélisé six situations avec trois variables différentes :

Variable 1 : Fréquence des potentiels d’action pré-synaptiques

Situation 1 A : Lors d’une succession lente de potentiels d’action, nous observons une transmission de l’information assez faible, tout dépend du nombre de récepteurs activés (2/5 en moyenne). Laurent Groc, notre parrain, nous a appris que dans le cerveau, près de un potentiel d’action sur deux s’éteint sans activer de récepteur.

Situation 1B : Lors d’une succession rapide de potentiels d’action, nous observons une transmission de l’information plus forte car il y a plus de récepteurs activés (2.75/5 en moyenne). Laurent nous a précisé que c’est le nombre de potentiels d’action qui renforce l’action : plus l’information est importante, plus le nombre de potentiels d’action est important.

Variable 2 : Effets de l’éthanol sur la transmission de l’information

Situation 2 : Nous observons que la transmission de l’information est plus faible (2.25 en moyenne) : tout dépend du nombre de récepteurs activés malgré la gêne de l’éthanol sur les récepteurs à GABA. Nous avons appris que l’éthanol (alcool) accentue l’effet ralentisseur du GABA.

Variable 3 : Synchronisation des potentiels d’action et du GABA

Dans la situation 3A, les potentiels d’action post-synatiques sont en avance sur le GABA. Nous observons une transmission de l’information quasiment nulle (0.5/5 en moyenne).

Dans la situation 3B, les potentiels d’action post-synaptiques apparaissent en retard par rapport au GABA. Nous observons une transmission de l’information inexistante (0/5).

Dans la situation 3C, le GABA et les potentiels d’action sont en phase, l’activation se fait au bon moment. Nous observons que la transmission de l’information est plus forte (2.25/5 en moyenne) même si notre résultat est inférieur à l’efficacité réelle du cerveau.

Nous avons compris que dans le cerveau, la synchronisation du récepteur activé et de la formation du potentiel d’action est essentielle pour la transmission de l’information.

Difficultés rencontrées lors de notre modélisation :

Les résultats de notre expérience sont normalement conformes à ce que notre parrain nous a expliqué du fonctionnement cérébral. Cependant, pendant notre expérience, nous avons rencontré des soucis : de précision de lancer, d’habileté dans la réception, de précipitation ou d’écoute de consigne parfois. Nos moyennes sont donc à relativiser.

CONCLUSION et réponse à notre problématique :

Oui, la transmission de l’information peut s’arrêter ou se perdre :

  • si les potentiels d’action ne sont pas assez nombreux (nous n’avons pas étudié la notion d’intensité)
  • si nous buvons de l’alcool, la transmission de l’information est fortement ralentie
  • si l’activation des récepteurs post-synaptiques et la formation des potentiels d’actions post-synaptiques ne se font pas au bon moment.

CONCLUSION de notre parrain de projet, Laurent Groc :

Il y a deux  scénarios :

  • pas d’information, pas d’encodage, le potentiel d’action s’éteint donc pas de neurotransmetteur libéré(courbe de 0 à 1)
  • quand ce n’est pas la bonne sortie activée, ce n’est pas le bon neurone activé : le neurone d’en face n’est pas réceptif à l’information

Dans le cerveau, il y a beaucoup d’essais-erreurs, ce n’est pas un câblage d’ordinateur, c’est comme ça que le cerveau et le système nerveux fonctionnent.

Une synapse est efficace à 90% dans les oreilles, à 20% dans le cortex, en moyenne 50% (une chance sur deux) dans le cerveau. D’où l’importance d’essayer plusieurs fois et de procéder par “filtrage” : si c’est vraiment important, il faut répéter plusieurs fois, comme pour l’apprentissage et essayer différentes stratégies. Le cerveau apprend de ses essais et de ses erreurs.

Même le CERVEAU APPREND A APPRENDRE !

Ressource à disposition pour les enseignants (co-construction Amélie Vacher / Laurent Groc)  :

modélisation du jeu de la synapse doc enseignant

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Enquête sur les amis imaginaires

Cette année, les 29 élèves de ma classe de CM1 ont mené de front deux problématiques de recherche pour leur projet Savanturiers du cerveau.

Bien que la fin de l’année approche à grands pas, nous n’avions pas encore terminé la présentation de nos résultats d’enquête sur notre problématique de recherche : « Que sait-on des amis imaginaires ? »

En effet, une caractéristique assez peu commune avait éveillé notre curiosité en début d’année : 22 des 29 élèves de la classe possédaient un ou plusieurs amis imaginaires : il n’en fallait pas beaucoup plus pour nous lancer dans une exploration et le sujet ne paraissait pas très étudié.

Nous avons le plaisir de diffuser notre compte-rendu d’enquête, ce que les élèves ont appris et ressenti à l’issue de notre expérimentation sur ce thème.

Bonne lecture !

Format pdf :

Résultats enquête amis imaginaires 2016 2017

Format vidéo :

https://youtu.be/oCBN7243bfI

La transmission de l’information peut-elle s’arrêter ou se perdre ? (3)

3) Que se passe-t-il lorsque la transmission de l’information est perturbée ?  

Nous avons commencé par rechercher dans quelles situations la transmission de l’information pouvait être pertubée. Nous étions d’accord sur le fait que des bruits trop forts, les rayons du soleil, la fatigue, les émotions, la drogue ou l’alcool pouvaient causer des perturbations, parfois définitives.

  • Cas de l’alcoolisme : « Que se passe-t-il quand on boit de l’alcool ? » 

Nous avons réfléchi aux effets visibles que l’on pouvait repérer lorsque l’on boit de l’alcool. Après avoir discuté de l’âge « acceptable » pour en boire (« pas avant 16 ans, voire 18 ans » d’après les enfants) et des types d’alcool (discussion autour de la bière, du vin et d’autre alcools comme le whisky), les enfants ont partagé des expériences assez personnelles sur les réactions qu’ils avaient déjà constatées chez les autres :

– certains rigolent beaucoup

– d’autres se mettent en colère

– d’autres encore ont envie de dormir

Tous les élèves étant d’accord sur le fait que lorsque l’on boit trop, « on ne marche plus droit », c’est bien le signe qu’il se passe quelque chose dans le cerveau. De plus, dans le conte du « Petit Prince », le personnage du géographe disait aussi du buveur « qu’il voyait double », ce qui était mauvais pour ses données scientifiques !

Nous avons appris avec notre parrain que l’éthanol, la molécule de l’alcool, possédait la même forme que le GABA (neurotransmetteur inhibiteur, voir article 2). En se fixant sur ces récepteurs GABA, l’éthanol exagère leur effet et donc le ralentissement du cerveau.

Ressource vidéo utilisée en classe : https://www.youtube.com/watch?v=kd7HGqtLwws

Nous avons donc mieux compris les dangers de l’alcool sur la conduite : toutes les informations sont traitées plus lentement et donc nos réactions sont aussi plus lentes. Difficile alors d’éviter un animal qui surgit sur la route ou tout autre obstacle…

Les élèves ont aussi abordé la notion de plaisir et de dépendance qui peut se mettre en place avec l’alcool comparant l’alcoolisme au tabagisme tout en se souvenant d’un exemple utilisé l’an dernier sur la notion de plaisir : « Maîtresse, l’alcool doit aussi avoir un effet sur l’hormone du plaisir, comme les chips » ! Certains se souvenaient de son nom : la dopamine.

Ressources vidéo utilisées en classe :

Ressources possibles pour l’enseignant :

 

  • Cas d’une maladie neurologique 

Les maladies neurologiques sont la spécialité de notre parrain de recherche, Laurent Groc. Il nous a expliqué que la cause majoritaire des maladies psychiatriques sont dues à des synaptopathies, c’est à dire des maladies touchant les synapses. La mort des neurones est liée au dérèglement des synapses. C’est un grand enjeu de recherche car les symptômes et les troubles neurologiques sont tardifs mais leur mise en place est précoce. Son travail de recherche vise à mieux comprendre ces mécanismes pour trouver des traitements.

 

 

La transmission de l’information peut-elle s’arrêter ou se perdre ? (2)

2) Comment se transmet l’information en temps ordinaire ?

Pendant deux séances, les élèves ont tenté de définir les différents types de messages et leur circuit.

1. Messages nerveux afférents : Exemple d’une douleur à la main

« Vous posez la main sur une plaque chaude, quel va être le circuit de l’information jusqu’au cerveau ? » Les hypothèses sont notées sur le cahier de recherche avant mise en commun et validation ou apport des nouvelles informations (nom des nerfs véhiculant l’information).

  

Mise en commun sur le circuit : peau de la main > nerf sensitifs > centres nerveux (moëlle épinière et cerveau)

Définition des mots :

  • Nerf : Un nerf est un regroupement anatomique de plusieurs axones de neurones. L’ensemble des nerfs représentent le tissu nerveux. Un nerf permet de véhiculer l’information entre le système nerveux central (cerveau et moelle épinière) et les muscles mais aussi entre les centres nerveux et les organes sensoriels (oreillespeaunez, etc). C’est une sorte de « câble » que l’on retrouve partout dans le corps humain. Quand un nerf conduit les informations vers les muscles, on parle de nerf moteur. Les informations provenant des organes des sens circulent dans des nerfs dits sensitifs. (Vikidia)
  • Moëlle épinière : Partie du système nerveux central située dans la colonne vertébrale, jouant d’une part un rôle de centre nerveux responsable de certains réflexes, et d’autre part un rôle de conduction des messages entre les nerfs qui lui sont rattachés et le cerveau. (Larousse)

2. Messages nerveux efférents : Exemple d’une douleur à la main

« Vous posez la main sur une plaque chaude, quel circuit va prendre la réponse envoyée par le cerveau ? » Les hypothèses sont notées sur le cahier de recherche avant mise en commun et validation ou apport des nouvelles informations (nom des nerfs véhiculant l’information).

Mise en commun sur le circuit : centres nerveux (cerveau puis moëlle épinière) > nerfs moteurs > muscles pour une réaction.

3. Cas des mouvements réflexes : Exemple d’une brûlure

« Que se passe-t-il quand votre corps est en danger, par exemple lorsque vous posez la main sur quelque chose de brûlant comme une casserole quand vous faites cuire des pâtes ? L’information va-t-elle emprunter le même circuit ? »

Les hypothèses sont notées sur le cahier de recherche avant mise en commun et validation ou apport des nouvelles informations.

 Pour protéger l’organisme, certaines sensations peuvent déclencher des mouvements involontaires (non contrôlés par la volonté) très rapides que l’on appelle mouvements réflexes.

Dans le cas d’une brûlure à la main par exemple, le circuit est : muscle, organe récepteur > moëlle épinière > muscle, organe effecteur.

Ressources utilisées en classe :

Ressources utilisées pour l’enseignant :

 4. Spécificité des récepteurs : 

Pour cette partie, nous utilisons les connaissances apportées par Laurent Groc, notre parrain de projet.

Il existe plusieurs familles de neurotransmetteurs :

  • les excitateurs (fonction d’accélérateur) dont le principal est le Glutamate
  • les inhibiteurs (fonction de frein) dont le principal est le GABA
  • les modulateurs qui font la balance entre l’accélérateur et le frein comme la dopamine ou la nicotine.

« Pensez-vous que les neurotransmetteurs transmis pour faire circuler l’information peuvent aller se poser sur n’importe quel type de récepteur ? »

Réaction orale de la classe : « Non, parce que sinon il n’existerait pas différentes familles de neurotransmetteurs, ils feraient tous la même chose. Ils doivent donc correspondre. Avec des couleurs ? »

Réponse de Laurent Groc : ce ne sont pas des couleurs mais des formes comme pour une porte avec une serrure et sa clé (ou comme deux pièces de puzzle).

 

Recherches documentaires sur le cerveau

Parmi nos nombreuses questions sur le cerveau, certaines ont trouvé des réponses recherchées les élèves volontaires. Voici nos réponses.

Pourquoi le cerveau peut-il être malade ?

J’ai trouvé deux causes principales :

La première est physique : la respiration et l’alimentation incorrectes.

La deuxième cause est psychique : la réflexion et les sentiments incorrects.

Un français sur deux est touché par une maladie du cerveau. Du fait de l’allongement de l’espérance de vie, ces maladies deviendront bientôt une des premières causes de mortalité dans l’Hexagone et dans le monde.

Les maladies que j’ai trouvées :

  • La maladie d’Alzheimer.
  • La maladie de Parkinson.
  • La sclérose en plaque.
  • L’épilepsie.
  • Le Syndrome de Gilles de la Tourette.
  • La Dystonie.

Source : non copiée.

Pour en savoir plus : http://sante.lefigaro.fr/sante/organe/cerveau/quelles-sont-principales-maladies-cerveau

Nina, CM1

Est-ce que le cerveau ressent la douleur ?

Hypothèse : Je pense que si on se fait mal ailleurs qu’à la tête, le cerveau ne ressent pas la douleur. Est -ce que le cerveau peut ressentir la douleur dans une autre partie du corps ?

Réponse : Non le cerveau ne ressent pas la douleur car, par exemple, quand on se cogne le pied  à un meuble, on ressent une douleur à cet endroit précis de notre corps grâce à des fibres présentes dans tout le corps humain. En effet, ces fibres transmettent des informations au cerveau par des voies nerveuses : on l’appelle l’activité nerveuse,  laquelle va alors nous faire ressentir la douleur. Le cerveau ne possède pas de fibres nerveuses d’où son insensibilité à la douleur.

Source : http://www.lesaviezvous.net/sciences/biologie/le-cerveau-est-insensible-a-la-douleur.html

Chloé, Idriss, cm1.          

Pourquoi le cerveau est il le centre de notre intelligence ?

Hypothèses :

  • Le cerveau stocke toutes les informations nécessaires.
  • Le cerveau nous fait réagir.
  • Sans lui on aurait pas d’idées.

Recherches :

C’est grâce au cortex cérébral qui est le corps du cerveau, le centre où la plupart des fonctions associées à l’esprit se déroulent (la mémoire, la pensée créative, l’intelligence…).

Sa surface est composée  de plus de 60 milliards de cellules nerveuses.

Source : https://tpemesureintelligence.wordpress.com/2013/03/27/le-cerveau-siege-de-lintelligence/

Thalia, Douae cm1

Quand je ferme les yeux, les neurones des yeux font quoi ?

Hypothèses :

  • Les neurones des yeux se mettent en veille et la partie qui contrôle les yeux se met aussi en veille.
  • Les neurones des yeux sont fatigués et obligent au cerveau de fermer les yeux et projettent une couleur noire.

Recherche :

Il n’y a pas de nom pour les neurones des yeux.

Aucune réponse, j’ai cherché sur Qwantjunior et Bing.

Matéo, CM1

Combien de temps dure la transmission de l’information des muscles au cerveau ?

Hypothèses :

  • 6 millièmes de secondes.
  • 5 milliseconde
  • 9 secondes.
  • 40 millisecondes.

Recherche :

L’influx nerveux se propage à une vitesse entre 1 mètre par seconde et 100 mètres par seconde.

L’influx nerveux est une impulsion courte, de l’ordre de quelques millièmes de secondes. Le temps de transmission est très rapide (inférieur à la milliseconde).

Source : http://david.olivier.name/fr/neurones-et-systeme-nerveux

Marco et Kylian CM1

Le cerveau peut-il créer des émotions ?

Hypothèse :

  • Oui mais pas toujours parce que je pense que des fois il y des émotions qui viennent d’autre part (ex le coeur).

Recherche :

Le cerveau est l’organe des émotions. Il donne naissance à la joie, la tristesse, la peur ou la colère. Comment tous ces effets sont-ils mis en relation et placés sous contrôle de la raison ? De récentes découvertes en neurosciences  l’expliquent . Emotions et souvenirs se trouvent dans la même partie du cerveau. Mais l’impact de cette découverte a été négligée durant le 20ème siècle . Nos émotions jouent un rôle dans notre mémoire autobiographique.

Source : http://www.cerveauetpsycho.fr/ewb_pages/a/article-dossier-les-emotions-au-csur-du-cerveau-23224.php

Emmy , CM1

Pourquoi le cerveau des animaux est-il différent de celui des humains ?

Mes hypothèses :

– C’est peut-être à cause de la forme de leurs crânes ou peut-être parce qu’ils n’ont pas le même  nombre de neurones.

Recherche :

L’humain a plus un plus grand néocortex où se trouve les aires sensorielles et motrices. C’est durant la transition des primates à l’humain que le néocortex s’est le plus développé. De toutes les régions du néocortex, c’est certainement le cortex préfrontal qui a connu la plus forte expansion chez l’humain. C’est durant sa sédentarisation que l’homme a le plus évolué.

Source : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_05/i_05_cr/i_05_cr_her/i_05_cr_her.html

Titouan et Matéo CM1

Les amis imaginaires

Nous explorons aussi un deuxième thème en relation avec le cerveau : les amis imaginaires.

Nous comptons rédiger un questionnaire auquel nous répondrons puis nous le ferons ensuite passer à notre entourage et à des élèves de l’école.

Ce matin, chacun de nous s’est questionné : que voulons-nous savoir ?

Puis nous avons réalisé des dessins de nos propres amis imaginaires (avec leur prénom), des amis imaginaires que l’on imagine ou que l’on aimerait avoir pour ceux qui n’en ont pas.