Réorganisation fonctionnelle et structurale des cortex auditifs, visuels et associatifs chez les sourds profonds congénitaux ou prélinguaux

Abstract

En raison de l’utilisation d’un mode de communication totalement différent de celui des entendants, le langage des signes, et de l’absence quasi-totale d’afférences en provenance du système auditif, il y a de fortes chances que d’importantes modifications fonctionnelles et structurales s’effectuent dans le cerveau des individus sourds profonds. Les études antérieures suggèrent que cette réorganisation risque d’avoir des répercussions plus importantes sur les structures corticales situées le long de la voie visuelle dorsale qu’à l’intérieur de celles situées à l’intérieur de la voie ventrale.

L’hypothèse proposée par Ungerleider et Mishkin (1982) quant à la présence de deux voies visuelles dans les régions occipitales, même si elle demeure largement acceptée dans la communauté scientifique, s’en trouve aussi relativement contestée. Une voie se projetant du cortex strié vers les régions pariétales postérieures, est impliquée dans la vision spatiale, et l’autre se projetant vers les régions du cortex temporal inférieur, est responsable de la reconnaissance de la forme. Goodale et Milner (1992) ont par la suite proposé que la voie dorsale, en plus de son implication dans le traitement de l’information visuo-spatiale, joue un rôle dans les ajustements sensori-moteurs nécessaires afin de guider les actions. Dans ce contexte, il est tout à fait plausible de considérer qu’un groupe de personne utilisant un langage sensori-moteur comme le langage des signes dans la vie de tous les jours, s’expose à une réorganisation cérébrale ciblant effectivement la voie dorsale.

L’objectif de la première étude est d’explorer ces deux voies visuelles et plus particulièrement, la voie dorsale, chez des individus entendants par l’utilisation de deux stimuli de mouvement dont les caractéristiques physiques sont très similaires, mais qui évoquent un traitement relativement différent dans les régions corticales visuelles. Pour ce faire, un stimulus de forme définie par le mouvement et un stimulus de mouvement global ont été utilisés. Nos résultats indiquent que les voies dorsale et ventrale procèdent au traitement d’une forme définie par le mouvement, tandis que seule la voie dorsale est activée lors d’une tâche de mouvement global dont les caractéristiques psychophysiques sont relativement semblables.

Nous avons utilisé, subséquemment, ces mêmes stimulations activant les voies dorsales et ventrales afin de vérifier quels pourraient être les différences fonctionnelles dans les régions visuelles et auditives chez des individus sourds profonds. Plusieurs études présentent la réorganisation corticale dans les régions visuelles et auditives en réponse à l’absence d’une modalité sensorielle. Cependant, l’implication spécifique des voies visuelles dorsale et ventrale demeure peu étudiée à ce jour, malgré plusieurs résultats proposant une implication plus importante de la voie dorsale dans la réorganisation visuelle chez les sourds. Suite à l’utilisation de l’imagerie cérébrale fonctionnelle pour investiguer ces questions, nos résultats ont été à l’encontre de cette hypothèse suggérant une réorganisation ciblant particulièrement la voie dorsale. Nos résultats indiquent plutôt une réorganisation non-spécifique au type de stimulation utilisé. En effet, le gyrus temporal supérieur est activé chez les sourds suite à la présentation de toutes nos stimulations visuelles, peu importe leur degré de complexité. Le groupe de participants sourds montre aussi une activation du cortex associatif postérieur, possiblement recruté pour traiter l’information visuelle en raison de l’absence de compétition en provenance des régions temporales auditives. Ces résultats ajoutent aux données déjà recueillies sur les modifications fonctionnelles qui peuvent survenir dans tout le cerveau des personnes sourdes, cependant les corrélats anatomiques de la surdité demeurent méconnus chez cette population.

Une troisième étude se propose donc d’examiner les modifications structurales pouvant survenir dans le cerveau des personnes sourdes profondes congénitales ou prélinguales. Nos résultats montrent que plusieurs régions cérébrales semblent être différentes entre le groupe de participants sourds et celui des entendants. Nos analyses ont montré des augmentations de volume, allant jusqu’à 20%, dans les lobes frontaux, incluant l’aire de Broca et d’autres régions adjacentes impliqués dans le contrôle moteur et la production du langage. Les lobes temporaux semblent aussi présenter des différences morphométriques même si ces dernières ne sont pas significatives. Enfin, des différences de volume sont également recensées dans les parties du corps calleux contenant les axones permettant la communication entre les régions temporales et occipitales des deux hémisphères.

Due to the use of a mode of communication completely different from hearing people, Due to [the use of] a communication mode completely different from hearing people, the sign language and the absence of afferences from the auditory system, it is likely that significant functional and structural changes take place in the brains of profoundly deaf individuals. Previous studies suggest this reorganization may have greater impact on cortical structures located along the dorsal visual pathway than within the regions located inside the ventral pathway.

The hypothesis, widely accepted by the scientific community, proposed by Ungerleider and Mishkin (1982) for the presence of two visual pathways in the occipital regions is also fairly contested. According to this hypothesis, one stream projecting from the striate cortex to the posterior parietal regions is involved in spatial vision and a second stream projecting to regions of the inferior temporal cortex underlying form recognition. Goodale and Milner (1992) subsequently proposed that the dorsal pathway, in addition to its involvement in the processing of visuospatial information, takes part in the necessary sensorymotor adjustments to guide actions. In this context, it is plausible to consider that a group of people using sensorimotor language (e.g., sign language) in their everyday life, the cerebral reorganization is more suited to target the dorsal pathway.

The first objective of the study is to explore both visual pathways, especially the dorsal pathway, in hearing subjects by the use of two similar motion stimuli that evoke different types of processing. This was done with a form-from-motion stimuli and a global motion stimuli. Our results indicate that both dorsal and ventral pathways process forms defined by motion, while only the dorsal pathway is activated during a task of global motion whose psychophysical characteristics are relatively similar.

Subsequently, we used these stimuli to activate the dorsal and ventral stream to investigate functional differences in the visual and auditory brain regions in profoundly deaf individuals. Several studies show cortical reorganization in the visual and auditory areas in response to the absence of a sensory modality. However, few studies have explored the specific involvement of dorsal and ventral visual streams, despite several results suggesting greater involvement of the dorsal pathway in visual reorganization with the deaf population. Following the use of functional brain imaging to investigate these issues, our results differed from the hypothesis suggesting a reorganization specifically targeting the dorsal pathway. Rather, our results indicate a non-specific reorganization to the different types of stimulations used. Indeed, the superior temporal gyrus was activated with the deaf following the presentation of our visual stimuli, regardless of their complexity. The group of deaf participants also showed activation of the posterior association cortex, possibly recruited to process visual information in the absence of competition from the temporal auditory regions. These results add to data already collected on the functional changes that may occur throughout the brains of deaf people, however, the anatomical correlates of deafness remains unknown in this population.

A third study aimed to explore the structural changes occurring in the brains of prelingual and congenital profoundly deaf. Our results show that several brain regions appear to be different between the groups of participants composed of the deaf and hearing. Our analysis showed volume increases of up to 20% in the frontal lobe, including Broca's area and adjacent regions involved in motor control and language production. The temporal lobes also presented some morphometric differences even if they are not significant. Though not significant, the temporal lobes also presented some morphometric differences. Finally, differences in volume were also found in parts of the corpus callosum considered to carry fibers connecting the temporal and occipital lobes of both hemispheres.