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L’information sensorielle Hugues Cadas, MER UFAM /CURML Faculté de biologie et de médec...

L’information sensorielle Hugues Cadas, MER UFAM /CURML Faculté de biologie et de médecine avoir le plan du cours dans la tête, avoir de la méthode Objectifs d’apprentissage : Connaître les caractéristiques et propriétés générales des récepteurs sensoriels Comprendre les informations délivrées par le codage de l’information sensorielle Savoir expliquer les notions de : - champ récepteur - stimulus adéquat - seuil sensoriel Plan du cours 1- Information sensorielle - perception 2- Généralités sur les récepteurs et systèmes sensoriels, transduction du signal 3- Codage de l’information : modalité, localisation (champ récepteur), intensité et décours temporel 4- Stimulus adéquat 5- Seuil sensoriel Références : - Neurosciences, Purves et al., De Boeck, 6e édition, 2019. - Principles in neural science, Kandel et al., 6e édition, 2021 - Anatomie et physiologie humaine, Marieb et Hoehn., ERPI, 2019 UFAM H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 1 03.10.24  Le système nerveux Information R sensoriel sensorielle Intégration de l’information Encéphale et moelle Effecteur Réponse épinière motrice organe sensoriel Intégration de SNC l’information encéphale et sensorielle moelle épinière Fuseaux neuromusculaires OTG et R articulaires SNP récepteurs sensoriels Information Réponse nerfs crâniens sensorielle motrice et spinaux Articulations H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 2 03.10.24  Classification des différentes modalités sensorielles Sensibilité générale (somesthésique) Sensibilité somatique Sensibilité intéroceptive Sensibilité ou sensibilité viscérale nociceptive Sensibilité Sensibilité (milieu intérieur) extéroceptive proprioceptive* (sensibilité cutanée) Autres sensibilités Sensibilité téléceptive Sensibilité chémoceptive Sensibilité labyrinthique vision, audition, odorat goût et odorat équilibre : position et mvt de la tête dans l’espace * sensibilité de l’organisme à son propre mvt et sa propre position; elle est liée aux R sensoriels (cutanés, musculaires et articulaires). H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 3 03.10.24  Classification fonctionnelle des récepteurs sensoriels MechanoR (toucher, audition, équilibre) ThermoR (température, douleur) Formes spécifiques d’E => modalités => PhotoR (vision) ChimioR (olfaction, goût) - R cutanés (terminaisons libres ou encapsulées; peau et racines pilleuses) Extérocepteurs Info provenant de - Organes sensoriels spéciaux l’environnement (olfact°, vision, goût, vestibulaire, auditif) Afférences somatiques - Tissus profonds : syst. locomoteur en lien avec la motricité, muscle squelettique Détect° mvts, stress mécanique, position Propriocepteurs (OTG, fuseaux neuromuscul., corpuscules de Info provenant de Pacini, terminaisons articulaires, R vestibulaires Distribution => Coordinat° muscul., gradat° contract° corporelle => la configurat° relative des segments du corps muscul., maintien équilibre). - Parois viscères, glandes et vaisseaux (terminaison libres, encapsulées ou associées Afférences à des structures spécialisées. viscérales => Intérocepteurs Info provenant de Insensibles aux stimuli (mécaniques, thermi- l’intérieur du corps ques) des extérocepteurs. ChemoR (respirat°) et barroR (press°sanguine) H. Cadas – C2 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 4 03.10.24  Transduction : lien entre stimulus et perception Les sens ont ≠ modes de réception càd ≠ types de R sensoriels, mais partagent 3 étapes communes de la réception du S à la perception : Réception du Transformation du stimulus Perception du signal, stimulus physique en impulsion nerveuse expérience consciente = transduction de la sensation. Ondes électromagnétiques => => vision en couleur de ≠ λ longueur d'onde (rouge, bleu…) Ondes mécaniques => => audition de sons, mots, transduction du signal Vagues de pressions, musique, toucher par les récepteurs vibrations aériennes sensoriels => olfaction et goût Composants chimiques => de l’environnement Ondes thermiques => => chaleur H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 5 03.10.24  Le récepteur (R) sensoriel Pour chaque système sensoriel => certaines cell. nerveuses se sont spécialisées en R sensoriels. R sensoriel Spécificité de R : morphologie spécialisée pour la transduction d’une forme ligne 0 puis signal spécifique d’E en E électrique. site transducteur: endroit où l'E est convertie en signale électrique S Le stimulus S agit sur le site transducteur (T, struct. spécialisée) => D° T du pot. membranaire (dépolarisat° ou hyperpolarisat°) dont le décours PR et l’amplitude sont fonctions des variables du S. Ce potentiel de récepteur (PR), qui apparaît au niveau du site de pics de courant transduction T, produit une dépolarisation 2aire en 1 site membranaire éloigné du site de transduction, le site générateur G. potentiel générateur permet de déclencher des PA si le seuil est dépassé G PG Cette dépolarisation 2aire ou potentiel générateur (PG) peut générer des potentiels d’ action (PA) dès lors qu’elle atteint 1 seuil critique. PR et PG présentent en général une décroissance à partir d’1 amplitude maximale de départ : ce décours rend compte de l’adaptation du R PA (cf pp. 13 et 14). Fibre (message nerveux sensoriel) nerveuse Il existe une relation linéaire entre amplitude du PG et fréquence des PA. Implications : 1- R sélectif / stimulus auditif => axone du neurone lié à ce R transmet 1 type unique d’info auditive. 2- Stimulat° de ce neurone par R ou artificiellement => info auditive, même chez un patient sourd pour cause de R auditifs non fonctionnels. 3- Chaque classe de R est connectée via des neurones sensoriels à des régions ≠ dans le SNC. Donc : - un neurone sensoriel transmettant une information visuelle ne peut pas faire autre chose. Ex : il ne peut pas transmettre d’info auditive, tactile, olfactive, … - la région cérébrale recevant les informations visuelles ne recevra pas des infos olfactives. En cas de lésions cérébrales ou sensorielles, des modification adaptatives peuvent survenir dans le traitement des informations. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 6 03.10.24  Systèmes sensoriels et leurs modalités 4 types d’E et 4 types de R => => => => => => démangeaison => => => E perçues par l’homme : - électromagnétique - mécanique Physiques - thermique - chimique H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 7 03.10.24 De la réception à la perception des S : le codage de l’information Différents systèmes sensoriels => mêmes principes de base dans le traitement de l’information. Systèmes sensoriels = récepteurs (R) + voies de conduction nerveuses + aires cibles du cerveau 1- Réception S physique Transmission du stimulus sous Perception du signal 2- Transduction du S en E e- forme d’impulsion nerveuse ou expérience consciente de la sensation. Tous les systèmes sensoriels transmettent 4 types d’information lors d’une stimulation: - la modalité - la localisation - l’intensité - le décours temporel À un système sensoriel correspond un type spécifique de sensation et un seul. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 8 03.10.24  La modalité sensorielle est déterminée par le stimulus Loi des énergies spécifiques des sens : la modalité est une propriété de la fibre sensorielle. Stimulus R spécifique Fibre sensorielle Voie nerveuse (E physique) spécifique spécifique Perception Aire cérébrale spécifique spécifique Modalité du toucher Peau Types de Corpuscule Cellule de Corpuscule Terminaison mécanoR de Meissner Merkel de Pacini de Ruffini Modalité « toucher » = +s sous-modalités correspondant aux ≠ types de mécanoR, chacun étant associé à une qualité sensorielle distincte du toucher. Ex: effleurage, vibration, pression Une modalité sensorielle est liée à l’activité d’1 type d’organe sensoriel spécifique. Autres ex. de modalité : toucher, vue, audition, équilibre, goût, olfaction. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 9 03.10.24  La localisation : ex. du toucher 1 stimulus active une population de R donnée 1 R actif indique : - la modalité sensorielle (par ex., le toucher) Localisation du S - la position dans l’espace (sur le corps) => (cf notion de discrimination spatiale (cours 2)) - la taille du stimulus Peau et ses mécanoR Localisation du stimulus Champ récepteur correspondant aux différents mécanoR Corpuscule Cellule de Corpuscule Terminaison de Meissner Merkel de Pacini de Ruffini Précision dans la +++ +++ + + localisation cutanée Sensibilité à la pression +++ +++ + + d’une petite sonde R actif : uniquement lorsqu’un stimulus se produit dans son champ récepteur. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 10 03.10.24  Notion de champ récepteur spécialisé dans la transmission des infos senso Champ R d’1 neurone somesthésique = région cutanée dans laquelle un stimulus tactile évoque une réponse sensorielle de la part de ce neurone. Champ R d’1 photoR = région de la rétine dans laquelle un stimulus lumineux évoque une réponse sensorielle de la part de ce photoR. La réponse d’un neurone sensoriel est restreinte à son champ R. Un stimulus qui s’étend au-delà du champ R d’un neurone sensoriel va stimuler les neurones sensoriels adjacents. Pour les modalités de la vision et du toucher, la conscience spatiale implique 3 capacités perceptives ≠: champ 1- la localisation du site de stimulat° sur le récepteur corps ou à l’ext du corps (espace) 2- la discrimination de la taille et de la forme de l’objet. 3- la résolution fine des détails du stimulus ou de l’environt. Champs R pour le sens du toucher (cf cours 2 sur le sens du toucher) H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 11 03.10.24  Photorécepteurs La résolut° spatiale des détails est fonct° de la densité des R et de la taille des champs R. dans l'oeil: 80% de tous les récepteurs du corps Si populat° dense de R => résolut°spatiale + fine car champs R + petits Densité des R non uniforme sur le corps : - extrémité des doigts, centre de la rétine : petits champs R, R très denses. - tronc, bords de la rétine : grands champs R, R peu denses. Ceci se reflète au niveau du SNC par la taille relative des aires cérébrales dédiées à une région donnée du corps: 1 carré représente un champ récepteur. - régions très innervées : grandes aires cérébrales De A à D, la taille des champs R↓, leur nombre ↑ - régions peu innervées : petites aires cérébrales. => la résolut°↑ainsi que la quantité d’information récoltée. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 12 03.10.24  durée de la réponse d'un récepteur à un stimulus Intensité et décours temporel : ex. le toucher Le S spécifique d’1 R se caractérise par son intensité, sa durée et sa localisation. Intensité du stimulus : représentée par l’ amplitude de la réponse de chaque R qui se traduit par la fréquence de PA émis par le neurone sensoriel. L’⇗ de l’intensité du S se traduit généralement par l’⇗ de l’intensité de la sensation. Décours temporel de la stimulation : définit par le temps s’écoulant entre le début et la fin de la stimulation; déterminé par la vitesse avec laquelle l’énergie du S est reçue puis perdue par le R. Meissner et Paccini: on/off ca dure --> chaussettes toute la journée premiers: adaptations rapides autres: durée du Modalité du toucher stimulus Localisation Intensité et décours temporel Train de PA PA ne répondent pas tous pareils Stimulus Intensité Temps Corpuscule Cellule de Corpuscule Terminaison de Meissner Merkel de Pacini de Ruffini H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 13 03.10.24  Stimulus adéquat minimum qu'il faut pour que le stimulus soit perçu Modalité sensorielle = ensemble de sous-modalités Ex : modalité du goût => sous-modalités = salé, sucré, acide, amer, umami. modalité de la vision => sous-modalités = couleurs, formes, mouvements, … Sous-modalités => reflète la diversité de chaque classe de R. Chaque classe de R n’est pas homogène, mais contient un ensemble de R spécialisés pour recevoir des stimuli dont l’E est d’amplitude limitée. Chaque R est un filtre d’E d’amplitude limitée. Ex : un photoR n’est sensible qu’à certaines λ. Zone de réponse du R auditif Pas de mécanoR dans la rétine, mais si un coup violent est reçu, les photoR sont stimulés de intensité manière anormale => perception de flashes sonore lumineux (phosphènes) car la rétine est connectée aux aires visuelles du SNC. La douleur au niveau Zone où le R auditif de l’œil sera transmise par les nocicepteurs. ne répond pas Stimulus adéquat : stimulus unique de + faible E qui active 1 R donné = S le + efficace. énergie la plus faible fréquence sonore type de stimulus auquel un récepteur est Courbe de réponse d’un R auditif : i = f(fréq.) particulièrement sensible et pour lequel il est conçu pour réagir de manière optimale H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 14 03.10.24 100% on détecte tout le temps Seuil sensoriel de détection d’1 S Détect° du stimulus (%) ↑du seuil de percept° Probabilité de détect° ↓du seuil de percept° peut varier en fonction de la situation Seuil sensoriel Intensité du stimulus (u arbitraires) Intensité du stimulus Seuil sensoriel : définit comme l’I de stimulus détectée pour la moitié du test. => Modifiable par des facteurs pharmacologiques et psychologiques. Ex. : - seuil de percept° de la douleur : ↑pdt l’effort sportif et la naissance (cf courbe c). - seuil de réponse auditif :↓chez le sprinter dans les starting blocks (cf courbe a). Modificat° du seuil sensoriel fct° de 2 facteurs de la perception : 1- détect° du stimulus = capacité du syst. sensoriel à traiter le stimulus. 2- critère perceptif du sujet = attitude ou biais du sujet face à l’expérience sensorielle. => certains sujets rapportent des expériences sensorielles en l’absence de stimulus. => conséquence de cette ⇓ du critère perceptif du sujet : ⇑ du nombre d’erreurs ou fausses percept°. Ex. : le sprinter dans son starting block fait un faux départ; une personne âgée avec déficit sensoriel indique faussement une perception lors d’un examen neurologique => déni de vieillissement. La réact° opposée est commune : ignorance d’un stimulus douloureux (soldats). H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 15 03.10.24  Seuil sensoriel (suite) Détect° du stimulus (%) Probabilité de détect° Seuil sensoriel Intensité du stimulus (u arbitraires) Intensité du stimulus Mécanisme d’act° analgésique d’une drogue : prendre en compte la détection, le critère et le seuil. Action de la morphine (analgésique puissant) : - détection du S : ⇑ le seuil à la douleur en ⇓ la détect° du S douloureux (pharmacologique) - critère perceptif : ⇑ le critère selon lequel le sujet rapporte ressentir ou non la douleur (psychologique). Action : active les R opiacés de type µ => inhibe la fréquence de décharge des neurones nocicepteurs (cf cours douleur). Action du cannabis (D9-THC, analgésique) : - détection du S : ne ⇓ pas vraiment la détect° du stimulus douloureux - critère perceptif : ⇑ le seuil à la douleur en ⇑ le critère selon lequel le sujet rapporte ressentir ou non la douleur. En fait, le stimulus est tout aussi douloureux, mais le sujet plus tolérant. Action : active les R cannabinoïdes => effets très divers, notamment psychotrope. H. Cadas - C1 - syst. somatosensoriel - Physio bach. 1ère année 16 03.10.24