Bases de la biologie humaine et neurobiologie

Acquérir les bases biologiques pour la compréhension du fonctionnement de l'humain et l'évaluation de l'état des utilisateurs.
Mots-clés :

Biologie humaine,
Neurobiologie,
Physiologie,
Human monitoring.

Formation de base en biologie, niveau Bac scientifique.

Partie 1 : Introduction au vivant (6h CM 2h TD - Intervenant : Jean-Marc André)
1. Comment se crée la matière dans l'univers ?

Le Big Bang, l'évolution l'univers, le lien énergie matière
Les premières particules
La création des étoiles et des galaxies
Les étoiles : réacteurs de fusion nucléaire
L'énergie des supernovas
Le système solaire et la terre.

2. La vie sur terre

L'apparition de la vie
Le développement de la vie
Le big bang de la vie -600 / -400 millions
La conquête du milieu terrestre, par les végétaux
La conquête du milieu terrestre, par les animaux

3. Les caractéristiques du vivant

La diversité versus l'unité
Les limites du vivant
Les niveaux d'organisation
Les niveaux physico-chimiques

Le niveau atomique : protons, électrons, neutrons, les principaux atomes du vivant.
Les molécules simples : valences atomiques, isoméries, la matière organique
Les macromolécules : Glucides, Lipides, Protides, Acides nucléiques
Les caractéristiques des réactions biochimiques, les régulations
Le rôle de l''ADN : support de l'information génétique


Les niveaux anatomiques

Principe d'unité du vivant et principe d'homéostasie
Le métabolisme : anabolisme / catabolisme
La cellule et son organisation : membrane cytoplasmique, réticulum endoplasmique, ribosomes, appareil de Golgi, lysosomes, mitochondries, noyau.


Les niveaux écologiques

L'espèce
La population
La biocénose
La biosphère



Travaux de groupe sur la partie 1 :

Le système nerveux central
Les systèmes orthosympathique et parasympathique
La motricité
L'audition
La chronobiologie
Le stress
Biologie de synthèse et codage de l'information
Transhumanisme / post humanisme / hyperhumanisme
Liaison technologique / vivant, et hybridité.
évaluation physiologique de l'état de l'opérateur


Partie 2 : Physiologique humaine et évaluation de l'état de l'utilisateur (6h CM 6h TD - Intervenants : Laurent Arsac)
1. état de l'utilisateur : que nous apprend la physiologie ?

L'Homme : un système complexe intégré
Physiologie des systèmes intégrés (composants/interactions)
Notion d'émergence
Variabilité des rythmes physiologiques

2. Variabilité du rythme cardiaque : état et réactions autonomes de l'utilisateur

Mécanismes physiologiques
Rôles des interactions cœur-cerveau

3. Vers une nécessaire prise en compte de la complexité

Dynamique fractale des systèmes complexes du contrôle physiologique
Bruit blanc, rose, brun : quel état physiologique ?
Autosimilarité, corrélation long-terme et entropie

4. Coordination fractale et performance cognitive

Réponses individuelles
Réponses collectives (coordination interindividuelles)

5. Coordination fractale et performance motrice

Réponses individuelles
Réponses collectives (coordination interindividuelles)

6. Coordination fractale et apprentissage

Exemple avec l'apprentissage de la lecture
Exemple avec l'apprentissage moteur

7. Double Tâche, performance cognitive et performance motrice
8. Quelle physiologie pour les interfaces Homme/Systèmes ?
9. De la théorie à la pratique : outils, méthodes
Travaux de groupe sur la partie 2 :

Recueil de données cardiaques et motrices
Comparaison de situations expérimentales
Conception d'outil d'analyse des données : niveau 1 tableur, niveau 2 Matlab
Démarche d'évaluation de l'état de l'utilisateur


Partie 3 : Physiologie humaine et évaluation de l'état de l'utilisateur (6h CM 6h TD - Intervenants : V Deschodt-Arsac)
1. Interconnexions cœur-cerveau, pourquoi et comment peut-on interpréter une modulation d'état ou de régulations physiologiques à partir de l'étude des régulations autonomes cardiaques ?
2. Entrainements en biofeedback / neurofeedback: comment ces « nouveaux » types d'entrainement peuvent permettre une amélioration de l'état psycho-physiologique des personnes ?
3. Effets d'un stress aigu sur les régulations psycho-physiologiques de sujets à l'échelle individuelle et collective
Travaux de groupe sur la partie 3 :
Application des contenus vus en CM : étude des effets d'un test cognitif avec/sans stress impliquant une activation des fonctions exécutives préfrontales sur la régulation autonome cardiaque à partir de l'utilisation d'objets connectés.

Partie 4 : Quelques principes de compréhension du fonctionnement cérébral : psychophysiologie humaine (12h CM - Intervenant : Bernard Claverie)

Le cerveau, c'est dans la tête. Posture, volume, mobilité.
Le cerveau, ça évolue. Principe d'organisation liée à l'évolution.
L'évolution est double : structurelle et fonctionnelle. La complémentarité et l'articulation structuro-fonctionnelle.
Le cerveau fabriqué : la bande des trois. Compartiments vasculaire, neuronal, glial.
L'inhibition de l'inhibition. Inhibition et contrôle d'excès de stimulation.
La stabilisation des réseaux. Hebb, apprentissage, bouclage et émergence des réseaux.
Les niveaux intégratifs : les 3 niveaux de complexité. Double trinôme : esthésie, dynamie, zygonie, Base protokinétique, et niveaux archéo-, paléo-, et néo-kinétiques.
Le concept d'émergence : la complexité à l'assaut du cerveau. Comment peu et peu peuvent faire beaucoup.
Le couplage intérieur-extérieur : le rapport au Monde. Rien ne fonctionne tout seul.
Principe de convergence/divergence. La transformation des trains d'information et leur réorganisation fonctionnelle.
Principe d'inhibition latérale. Ici oui, mais pas à cet en même temps l'organisation des oscillateurs.
Mais où est la pensée ? La cognition comme émergence du fonctionnement des niveaux.
Les rythmes biologiques. Infra-, circa- et ultra-diens.
La chronométrie mentale. La pensée en mouvement.


Partie 5 : Quelques principes de compréhension de la biomécanique (4h CM - Intervenant : Julien Morlier)
Biomécanique du mouvement humain :

Définition et histoire
Champs d'application
Concept et modèle théorique
Métrologie du mouvement humain
Traitement du signal
Biomécanique ostéoarticulaire et Dynamique inverse
Exemples d'application

Partie 6 : Systèmes bio-hybrides et neuroprothèses (3h CM - Intervenant : LEVI Timothée)

Base de la biologie humaine, neurobiologie et physiologie permettant d'évaluer l'état des utilisateurs en cognition individuelle et/ou collective.