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PHYSIOLOGIE SENSORIELLE  ORGANISATION DU SYSTEME NERVEUX Système nerveux central Centres d’Intégration Encéphale + Moelle épinière et de Traitement Système nerveux périphérique Nerfs crâniens et nerfs spinaux...

PHYSIOLOGIE SENSORIELLE  ORGANISATION DU SYSTEME NERVEUX Système nerveux central Centres d’Intégration Encéphale + Moelle épinière et de Traitement Système nerveux périphérique Nerfs crâniens et nerfs spinaux Voies de Communication  VOIES SENSITIVES VOIES MOTRICES (afférentes) (efférentes) RECEPTEURS EFFECTEURS (milieu intérieur et extérieur) (muscles et glandes organisation fonctionnelle  SYSTEME NERVEUX CENTRAL Motricité Sensibilité Signaux d’entrée : Signaux de sortie : Inputs Outputs Le SNA se divise en trois systèmes : Système nerveux sympathique (ou orthosympathique) - régule l’état de repos de l’organisme, - organise la réponse au stress Dilate les bronches, accélère l’activité cardiaque, tension artérielle, sueur, … ; diminution de l’activité digestive. Système nerveux parasympathique Agit à l’inverse du SN sympathique : ralentissement général des fonctions de l’organisme. L’activité digestive et l’appétit sexuel sont favorisés. Système nerveux entérique. SNI, système nerveux intrinsèque au tube digestif : - contrôle le système digestif, (Activités motrices, sécrétions, vascularisation) - fonctionnement indépendant (Et aussi sous influence des autres systèmes du SNA), - 2 plexus ganglionnaires situés dans les parois du tube digestif - plexus myentérique (contractions intestinales/péristaltisme), - plexus submuqueux (sécrétion)  PHYSIOLOGIE DE LA FONCTION SENSORIELLE Le rôle des fonctions sensorielles est d’apporter des informations sur le monde qui nous entourent. Les systèmes sensoriels de l’organisme sont structurés en : - récepteurs sensoriels, - voies nerveuses, - régions du SNC traitant l’information.  Les différentes composantes de la sensibilité Les différentes sensibilités de l’organisme sont classées en 2 grandes catégories les sensibilités desservies par les systèmes sensoriels spécifiques : La vision : le système visuel L’odorat : le système olfactif L’ouïe : le système auditif La postion du corps : système vestibulaire  Les différentes composantes de la sensibilité - la sensibilité générale ou somesthésie a plusieurs composantes Composante périphérique, extéroceptive = sensibilité cutanée Composante proprioceptive = sensibilité musculaire, articulaire Composante intéroceptive = sensibilité viscérale Composante nociceptive = sensibilité douloureuse Chaque système sensoriel répond à un stimulus spécifique Pour capter ces stimuli, les systèmes sensoriels utilisent des cellules spécialisées : cellules sensorielles ou récepteurs.  Les différents types de récepteurs : * Mécanorécepteurs : sensibles au toucher, vibrations, pression, étirement des muscles et mouvement des articulations * Thermorécepteurs : sensibles aux changements de la température, au chaud et au froid. * Nocicepteurs : répondent à des stimulations nociceptives. mécano-nocicepteurs et les nocicepteurs polymodaux. * Photorécepteurs : répondent à des stimulations lumineuses : connes et bâtonnets. *Les chémorécepteurs : mis en jeu par des stimulations chimiques. récepteurs gustatifs, récepteurs Olfactifs, récepteurs se viscères  Modalité Stimulus Type de récepteur Vision Lumière Photorécepteur Ondes de Mécanorécepteur Audition pression Gustation et Chimique Chémorécepteur Olfaction Somesthésie Mécanique Mécanorécepteur Thermique Thermorécepteur Chimique Chémorécepteur  RECEPTEURS CUTANES permettent de sentir la forme des objets, les différences de température, la pression, la douleur Tact superficiel Douleur et T° Tact profond Pression et vibration D’après Bear et al.,2002  Récepteurs proprioceptifs Renseignent sur les mouvements et la position du corps dans l’espace Fuseaux neuromusculaires : variation de longueur Récepteurs tendineux de golgi : tension des tendons Récepteurs articulaires  Les nocicepteurs Ce sont des terminaisons nerveuses libres Plusieurs catégories : Récepteurs mécaniques Récepteurs thermiques Récepteurs chimiques Récepteurs polymodaux (mécaniques, thermiques, chimiques). Les nocicepteurs peuvent être cutanés, musculaires, articulaires, dans les parois des viscères…. Absents dans le cerveau LES FIBRES SENSITIVES Il existe 4 catégories différenciées selon leur calibre et leur vitesse de conduction Aα Aβ Aδ et C Les différents types de fibres sensitives  Les différentes étapes du traitement de l’information. 1 / Réception et codage des informations par les récepteurs 2/ Transmission des signaux codés par les fibres nerveuses sensorielles 3/ Analyse et Traitement dans les centres nerveux 4/ Transmission des commandes par les fibres nerveuses motrices 5/ Production d’effets moteurs et sensations.  Codage de l’information sensorielle. Les récepteurs sont dotés de capacités de codage qui leur permettent d'envoyer au SNC des informations pertinentes sur les propriétés qualitatives, quantitatives, temporelles et spatiales du stimulus. Transduction du message sensoriel Processus par lequel les récepteurs sensoriels convertissent l’énergie des stimuli en signaux électriques. C’est la transformation d’une énergie non spécifique (thermique, chimique, mécanique...) en énergie électrochimique (PA). Transduction du message sensoriel D’après Psychophysiologie sensorielle. Neurophysiologie fonctionnelle. P. Buser et M. Imbert. Hermann Paris – Collection Méthodes  La transformation d’une énergie quelconque en signal bio–électrique (= transduction) se passe dans le site transducteur (ST) Il y a ensuite création d’un PA dans le site générateur (SG) - les 2 sites sont la même cellule. - le ST est sur une cellule et le SG est sur une autre. Dans certains récepteurs, le site transducteur et le site générateur sont situés sur des cellules différentes. Le site transducteur se trouve alors sur une cellule spécialisée, qui s'articule avec une terminaison du neurone sensoriel de la voie afférente, où s'effectuera la genèse des PA. La voie visuelle implique un transfert de l’information visuelle des photorécepteurs aux neurones bipolaires, puis aux cellules ganglionnaire  Codage de l’intensité Le codage de l’intensité d’un stimulus s’effectue par l’analyse de l’amplitude du potentiel générateur qui augmente en fonction de l’intensité du stimulus pour déclencher des PA,  Codage de l’intensité Effet de la variation d’intensité d’une stimulation sur l’amplitude des potentiels récepteurs. La 2ème étape du codage va s’effectuer en fréquence des PA. L’enregistrement de l’activité électrique d’une fibre nerveuse montre qu’’il existe une relation entre l’intensité du stimulus et la fréquence des PA. La réponse du récepteur va dépendre de l’intensité du stimulus. Le point d’origine de la courbe est un caractère important puisqu’il correspond à la plus petite intensité du stimulus capable de produire une réponse, c’est le stimulus seuil qui va déclencher au niveau du récepteur une décharge de PA. recrutement de cellules sensorielles à seuil de plus en plus élevé. Fréquence de décharge en fonction de l’intensité du stimulus pour 3 neurones dont les seuils sont différents 1) Le codage de l’intensité d’un stimulus se fait donc en trois étapes : 1) 1) un codage en amplitude au niveau du potentiel générateur 2) 2) une fois le seuil critique atteint on a un second codage en fréquence des PA 1) 3) Le recrutement de cellules sensorielles à seuil de plus en plus élevé. Traitement des stimulations et codage de l’information  Codage de la durée Interaction Intensité/durée Le seuil de perception d’un stimulus est d’autant plus bas que la durée de la stimulation est longue.  Codage de la durée Pour un stimulus maintenu constant pendant un certain temps, la fréquence des potentiels d'action décroît en fonction du temps d'application. La vitesse de cette adaptation dépend du type de récepteur. On distingue ainsi : Récepteurs phasiques et toniques : - Les récepteurs phasiques répondent au début de la stimulation, puis s’arrêtent alors que la stimulation continue. Ils apportent des informations sur la vitesse et la fréquence de la stimulation. - Les récepteurs toniques répondent tout le temps de la stimulation. Ils apportent des informations sur la durée de la stimulation.  D’après Psychophysiologie sensorielle. Neurophysiologie fonctionnelle II. P. Buser et M. Imbert. Hermann Paris – Collection Méthodes Les récepteurs phasiques répondent par une bouffée de PA au début et à la fin de la stimulation (réponse « on off») (a). Les récepteurs de type tonique, l’arrêt de la stimulation est marqué par une inhibition du récepteur (b).  Adaptation Perte progressive de la sensibilité des récepteurs lorsque la stimulation est maintenue dans le temps. la diminution dans le temps de la réponse d'un récepteur à un stimulus constant Un fumeur de tabac cesse de remarquer l'odeur de ses vêtements  Aspects temporels de la sensation Adaptation Stimulus olfactif (odeur d’œuf pourri) Adaptation = habituation La sensibilité du récepteur sensoriel s’atténue avec le temps. Après un certain temps la sensibilité initiale est partiellement récupérée.  stimulation 0 1 2 3 4 5 Temps (s) Cellule 1 Adaptation rapide (phasique ou dynamique) Cellule 1 Adaptation lente (tonique) Début du Fin du choc choc  Adaptation Récepteurs toniques à adaptation lente Réponses prolongées et répétitives (potentiel soutenu) Décharge maintenue tout le long du stimulus : douleur, position corporelle, substances chimiques Récepteurs phasiques à adaptation rapide Réponses de courte durée (potentiel transitoire)) Décharge maximale mais brève Diminution de la réponse si maintien du stimulus : pression, toucher, odorat L’adaptation d’un récepteur a pour rôle de : - mieux se préparer à répondre à la prochaine stimulation - ne pas encombrer inutilement le SNC par des stimulations non significatives. La localisation spatiale d'une stimulation permet de localiser le point d'origine du stimulus.  Codage spatial : Champ récepteur Contour de la surface cutanée ou de la surface rétinienne à l'intérieur duquel le stimulus doit se situer pour exciter le récepteur. Le champ récepteur peut être plus ou moins étendu en fonction de la densité des récepteurs.  Codage spatial : Inhibition latérale Un neurone excité peut inhiber son voisin et peut ainsi augmenter la discrimination entre deux signaux.  Inhibition latérale Les voies sensorielles provenant de territoires voisins sont réciproquement inhibitrices l’une sur l’autre: INHIBITION LATERALE  champ récepteur et inhibition latérale L’information provenant des récepteurs à la périphérie d’un site stimulation est inhibée, alors que l’information provenant du centre est accentuée Quelle est la relation entre l'adaptation sensorielle et l'inhibition latérale ? - L'adaptation sensorielle est un mécanisme permettant d'améliorer le codage des changements d'intensité du stimulus dans le temps - L'inhibition latérale est un mécanisme permettant d'améliorer le codage des changements d'intensité du stimulus dans l'espace  ⚫Discrimination La discrimination est la distinction de deux points de stimulation rapprochés dans l'espace et dans le temps. Le seuil de discrimination spatiale représente la distance minimale entre deux stimuli ponctuels pour qu'ils soient perçus comme séparés plus ce seuil est bas, plus la densité des récepteurs est grande. La discrimination spatiale du stimulus est indispensable dans la somesthésie et la vision.  Le codage spatial Somatotopie Toutes les fibres du système somatosensoriel montent vers le cortex sensoriel de façon organisée : organisation somatotopique. Voies spécifiques => distinction qualitative des stimuli La représentation de chaque partie du corps au niveau du cortex dépend des informations sensorielles qu’elle envoie au cortex  Toutes les fibres du système somatosensoriel montent vers le cortex sensoriel de façon organisée : organisation somatotopique. La représentation de chaque partie du corps au niveau du cortex dépend des informations sensorielles qu’elle envoie au cortex  L’étendue de chaque surface dépend de la richesse en récepteurs. extrémité des doigts et la face mieux représentées comparativement aux bras et aux jambes qui ont une représentation moins importante. Projections Somatotopiques dans le cortex sensoriel somesthésique primaire chez l’humain l'organisation topographique dans les systèmes visuel, (rétinotopie) auditif, (tonotopie) somatosensoriel, (somatotopie) ORGANISATION DES VOIES ET DES CENTRES NERVEUX DE L’INFORMATION SENSORIELLE Organisation hiérarchique des voies sensorielles basée sur la spécificité et la complexité des fonctions considérées CORTEX SENSORIEL SECONDAIRE CORTEX SENSORIEL PRIMAIRE NOYAUX THALAMIQUES RECEPTEURS  Les aires corticales sensorielles L’ aire sensitive primaire se situe dans le lobe pariétal au niveau du sillon de Rolando. Elle reçoit les informations sensorielles du thalamus, et elle est consacrée au traitement initial de l’information. Le malade qui présente une lésion de cette aire ne ressent aucune sensation  Les aires corticales sensorielles L’aire sensitive secondaire est située en arrière de l'aire sensitive primaire. Elle reçoit les informations des aires primaires correspondantes, elle intègre et traite ces informations sur un aspect plus complexe. Régions du cerveau impliquées dans des opérations complexes de traitement de l'information. Le malade qui présente une lésion de cette aire ressent normalement les sensations élémentaires et ne présente aucun symptôme d'anesthésie, mais il ne perçoit aucune impression d'ensemble (agnosie) ; Il est incapable d'identifier les objets qu'il touche et perd complètement le sens des attitudes. Une personne qui présente une agnosie a un trouble : de la reconnaissance à partir d’une modalité sensorielle particulière : agnosie visuelle, agnosie auditive  Voies sensitives : voies ascendantes 1) Voie lemniscale : les fibres montent dans les cornes postérieures de la ME, atteignent le tronc cérébral et se groupent pour former un tractus sensitif «LEMNISCUS ou ruban de REIL » Concerne les sensibilités tactiles, proprioceptives 2) Voie spinothalamique : les fibres montent dans la ME, transitent par le tronc cérébral, elle est située en dehors du LEMNISCUS Concerne les sensibilités thermique, douloureuse….  voie lemniscale Dans la voie lemniscale, les axones des mécano- et proprio-récepteurs entrent par la racine dorsale de la ME. À ce niveau, l'axone donne naissance à un axone collatérale qui pourra participer aux réflexes spinaux, et va vers le bulbe rachidien où il fera synapse avec un neurone du 2è ordre qui remonte jusqu'au thalamus par la voie lemniscale médiale. Du thalamus, un neurone de 3è ordre émerge et se dirige vers le cortex somatosensoriel. La voie lemniscale  voie spinothalamique Transporte la douleur, le chaud et le froid, et les sensations sexuelles. Les fibres sensorielles de la voie spinothalamique entrent dans la ME par la corne dorsale et font connexion avec un neurone de 2è ordre. Ce 2ème neurone remonte jusqu'aux noyaux thalamiques. Finalement, un neurone de 3è ordre relie l'information au cortex sensoriel D'après : Neurosciences, Purves, Augustine, Fitzpatrick, Katz, LaMantia, McNamara, Williams, De Boeck Éd., 2003. Voies sensorielles Organisation générale des voies sensitives Les voies sensitives transmettent l’information du récepteur au cortex cérébral par un réseau de 3 neurones et 2 relais.  CONCLUSION L’organisation somatotopique suggère une organisation linéaire entre les récepteurs périphériques et le cortex sensoriel. Il y a trois niveaux de neurones impliqués dans la transmission du signal, avec des relais au niveau du bulbe, de la moelle et du thalamus. À chaque relais il y a convergence des signaux pour augmenter la fiabilité de transmission de l'information (amplitude). Il existe également un système d'inhibition latérale entre les fibres sensorielles afin d’augmenter la discrimination entre deux points. Genèse du message sensoriel et sa conduction jusqu'au cortex cérébral. Finalement Le traitement de l’information sensorielle au niveau du cortex nécessite plusieurs étapes qui permettent de retrouver : la durée, la localisation, l’intensité et la nature de la stimulation. SENSATION ET PERCEPTION  SENSATION La sensation est l'ensemble de processus qui permettent la détection des changements physicochimiques provenant de l’environnement externe ou de l'organisme, et la transmission de cette information au Système Nerveux Central sous forme d’influx nerveux. Composante sensitive  PERCEPTION La perception peut être considérée comme une séquence de traitements et d’interprétation de l’information Composante cognitive  PERCEPTION Organisation des sensations en un tout signifiant. Chaque individu a une perception de la sensation en fonction de ses connaissances personnelles, de sa personnalité, de son milieu culturel et social… elle engendre une réaction affective, une émotion « What you see is not always what you get ! » La perception passe par trois étapes mises au jour par les psychologues de la perception : Une étape sensorielle : (sélection des informations sensorielles) Ce premier niveau est strictement sensitif. Il est dirigé par des récepteurs sensoriels et permet de détecter les caractéristiques du milieu externe Une étape perceptive : qui consiste à dépasser les strictes données sensorielles : donner une signification à ces informations sensorielles en se basant sur les données de l’environnement, la motivation, l’expérience et l’attention. Une étape Cognitive : se greffe sur les niveaux précédents et permet d’ interpréter et de mémoriser les informations. Organisation somatotopique de la représentation de la surface du corps au niveau du cortex La quantité de tissu cortical réservée à la sensibilité de chaque partie du corps correspond à la surface du gyrus occupée par le schéma de cette partie du corps.