Structures et fonctions du système nerveux central - 2e partie PDF

Structures et fonctions du système nerveux central - 2e partie The Central Nervous System in Your Body Sciepro/Science Photo Library/Getty Images 1 Référence pour l'image : https://www.verywellmind.com/what-is-the-central-ne...

Structures et fonctions du système nerveux central - 2e partie The Central Nervous System in Your Body Sciepro/Science Photo Library/Getty Images 1 Référence pour l'image : https://www.verywellmind.com/what-is-the-central-nervous-system-2794981 Plan Les différents lobes du cerveau et leurs fonctions Le lobe frontal Fonctions exécutives, mémoire, etc. Fonctions motrices Le lobe pariétal Fonctions attentionnelles Système somesthésique : De la peau au cerveau (cortex pariétal - aires 3b, 3a, 1, 2) Le lobe temporal Mémoire, langage et processus auditifs Le lobe occipital Système visuel Le l'œil au cerveau 2  Rappel Les lobes du cerveau Les lobes contiennent plusieurs aires cérébrales 3  Différents types de cortex Les cortex moteurs et sensoriels: – Aires Motrices (aire primaire, prémotrice et supplémentaire) – Aires Sensorielles : aires primaires pour les fonctions d’encodage et d’analyse initiale aires secondaires pour un traitement plus complexe de l'information cortex visuel, auditif, somesthésique, gustatif, lobe olfactif Sillon Central (ou de Rolando) Scissure de Sylvius Les cortex associatifs : – ~ 75% du néocortex (occupe + d’espace que les aires primaires) – on y attribue des fonctions cognitives attention, identification, reconnaissance – ce qui distingue le plus le cerveau de l’homme de celui de l’animal 4 Lobe Frontal 5  Lobe frontal : Plusieurs fonctions fondamentales Les lobes frontaux constituent le centre des fonctions exécutives : attention, planification, organisation, la poursuite d’un but, etc. Aussi impliqués dans la mémoire, le langage, la régulation émotionnelle, les commandes motrices volontaires. Les lésions pouvant survenir à la suite d’un traumatisme peuvent causer différentes pathologies telles que : » l’apraxie (difficulté d’exécution un mvt appris) » l’aphasie (trouble de reconnaissance) » l’amnésie (trouble de mémoire) » les troubles des fonctions exécutives (planification) » les troubles comportementaux 6  Phineas Gage (1848) Lésion du cortex frontal ventromédian (orbitofrontal) Insolence, grossièreté, obstination, caprice, mensonge, colérique Cas qui fait penser à ce que l’on observe dans les démences frontotemporale Ex. de troubles comportementaux (régulation émotionnelle, inhibition affectée par les lésions) 7  Intéressons-nous aux fonctions motrices du lobe frontal https://www.dessingres.fr/programme/expositions-et-fresques/dessiner-le-corps-en-mouvement#gallery-id-8429-4 8  Le lobe frontal gyrus précentral Aire motrice du langage: Aire de Broca Située sur la 3e circonvolution frontale de l'hémisphère gauche (située à l'avant du sillon central et au-dessus de la scissure de Aire de Broca Sylvius) Activités motrices liées au langage expressif. Aire motrice primaire: Représentation motrice des parties du corps (Homonculus moteur), correspond au gyrus précentral 9  Le lobe frontal Régions cérébrales du réseau moteur (en rouge) Ref image : Cerveau et Comportement, 5e édition, Kolb, Whishaw, Campbelle Teskey, 2019 10 Système moteur Les voies motrices du SNC vers le SNP moteur Les fibres motrices descendent vers la moelle épinière à partir du cortex moteur primaire pour produire les mouvements volontaires. Des mouvements involontaires sont produits par d’autres régions que les lobes frontaux (p.ex. réflexes et geste rythmiques) Cortex moteur primaire Faisceau corticospinal latéral 2 Neurones Bulbe Décussation aux pyramides du bulbe inférieur inférieur 1 Synapse: Corne ventrale Corne ventrale motoneurone 11  Système moteur ~ 650 muscles : muscles lisses (tube digestif – SN autonome SNA aussi appelé SN végétatif SNV); muscles striés (cardiaque + squelettiques) Système moteur somatique Musculature somatique innervée par les motoneurones – Les axones des motoneurones spinaux se rassemblent: racines ventrales – Cornes ventrales de la moelle épinière – Contraction musculaire initiée par libération synaptique Ach à la jonction neuromusculaire par les terminaisons axoniques des motoneurones α 12 Le lobe pariétal 13  Le lobe pariétal Aires pariétales postérieures (5,7): Intégration et interprétation des aires associatives sensations Aussi, planification du mouvement, processus attentionnels et interactions avec le système visuel Cortex Somesthésique/Somatosensoriel : Sensations du corps Les lésions peuvent causer des neuropathologies telles que : Cortex Somesthésique l’héminégligence (oublier la moité de l'espace) (aires 1,2,3a,3b) l’agnosie tactile (diff. à reconnaître les objets) 14 Le cortex somatosensoriel : Système somesthésique Sillon Central (1er gyrus du cortex pariétal) Gyrus Postcentral Toutes les sensations somesthésiques du corps Du SNP (de la peau) au SNC (cerveau) 15  Les sensations somesthésiques Permettent à notre corps de percevoir l’environnement et de savoir en permanence ce qu’il est en train de faire Nous sommes sensibles à de nombreux stimuli : – Pression, position de nos muscles, distension de la vessie, température du corps, etc. Le système somesthésique diffère des autres systèmes sensoriels (vision, audition, olfactif, gustatif, sens de l’équilibre) – Ses récepteurs sont distribués dans tout le corps Un seul récepteur sensoriel code diverses caractéristiques du stimulus : intensité, durée, position Et un seul stimulus active généralement un grand nombre de récepteurs sensoriels. Le système nerveux intègre et interprète les informations Il utilise ces informations afin d’établir une perception cohérente 16  La peau Représente l’organe sensoriel le plus développé dont nous disposons Couche externe : épiderme Couche interne : derme La peau est extrêmement sensible Peut percevoir un objet de 0,006 x 0,04 mm Récepteurs : mécanorécepteurs, thermorécepteurs (chaud & froid) (sensibilité non uniforme de la peau) 17 Test de discrimination sensorielle Plus une ligne est petite, plus le niveau de sensibilité est élevé Les valeurs = la distance nécessaire pour sentir 2 points. Petit exercice 18  Le toucher : les mécanorécepteurs cutanées Région Pilleuse Région Glabre Récepteur de Merkel Épiderme Terminaison nerveuse libre Limite épiderme et derme Derme Corpuscule de Meissner Récepteur folliculaire des poils Corpuscule de Pacini Corpuscule de Ruffini Les mécanorécepteurs sont des récepteurs sensibles aux stimuli mécaniques 19  Afférences sensorielles primaires Suite à l’activation des récepteurs cutanés les informations doivent être acheminées, via les fibres sensorielles, vers l’encéphale. Les axones des fibres sensorielles sont de diamètres variables. La vitesse de conduction des potentiels d’action (PA) dépend du diamètre des axones et de la myéline (SNP : cellule de Schwann). 20  Afférences sensorielles primaires Les axones sont de diamètres variables – Groupe C (ou IV) : fibres amyéliniques, plus lentes – Autres toutes myélinisés Rappel: la vitesse des PA est influencée par le diamètre des axones et la présence de myéline Fibres associées à la colonne dorsale-lemnisque médian vs fibres associées au faisceau spinothalamique 21  2 voies Colonne dorsale-lemnisque median (toucher) Spinothalamique (douleur) Source de l’image : Neurosciences, Purves, Augustine, Fitzpatrick, Katz, LaMantia, McNamara, Williams, De Boeck Éd., 2003 22 Voie colonne dorsale-lemnisque médian Colonnes dorsales Cornes pariétal dorsales VPL Lemnisque median Bulbe moyen Noyaux Moelle des colonnes Épinière dorsales Colonne dorsale Axones des racines dorsales 23  Voie spinothalamique (incluant douleur) Racine Bulbe dorsale Moelle épinière Faisceau spinothalamique latéral Racine Axones des ventrale racines dorsales 24 Système somesthésique et voies sensorielles Détecter les stimulations de la peau. Récepteurs sensoriels situés dans la peau. L’information est acheminé au SNC: Perception Consciente Voie colonne dorsale-lemnisque médian Voie spinothalamique Cortex Cortex somesthésique somesthésique primaire primaire Thalamus Thalamus VPL VPL Bulbe moyen Ganglion Ganglion de la de la Corne racine racine dorsale dorsale dorsale Bulbe moyen(décussation) & Thalamus Corne dorsale (décussation) & Thalamus Sensations telles que la vibration et le toucher Sensation telle que la douleur discriminatif 25  Diapo supplémentaire pour visualiser SNC (moelle épinière) et SNP nerfs Système somesthésique Système moteur 26 S1 contient l’aire 3b qui est reconnue pour être le cortex sensoriel primaire incluant 1,2,3a,3b *3b reçoit des afférences du thalamus (noyau ventro-postérieur-latéral – VPL) *3b répond intensément aux stimuli somatosensoriels *les lésions de 3b affectent les sensations somatiques *les stimulations électriques de 3b évoquent des sensations sensorielles somatiques 27  Le lobe pariétal Aire somesthésique primaire (3b) (synonyme de cortex sensoriel primaire) : Représentation sensitive des parties du corps Homonculus somesthésique, qui correspond au gyrus postcentral La représentation corticale relative de chacune des parties du corps est corrélée avec la densité d’informations sensorielles issues de chacune d’entre elles Selon que leur rôle soit plus ou moins important Selon leur degré d’utilisation (aspect fonctionnel) Somatotopie : Représentation/organisation particulière, cartographie des parties du corps 28 Phénomène de plasticité cérébrale Réorganisation neuronale 1 doigt est coupé Le cortex se réorganise -davantage de surface corticale sera attribuée aux 4 doigts restants Combien de temps ? Après plusieurs mois Autre exemple : Individu aveugle et cortex visuel Principes de réorganisation synaptique de Hebb / Plasticité cérébrale: « neurons that fires together, wires togethers » Les synapses qui déchargent ensemble forment des circuits préférentiels. L’activation d’une synapse la stabilise et cette connexion constituera un circuit préférentiel. Donald O. Hebb 1904-1985 Modification de la capacité synaptique est liée à l’activité du neurone. Capacité synaptique limitée Capacité synaptique + forte aux 1eres phases du développement Le principe de Hebb explique la réorganisation synaptique lors du développement et de l’apprentissage. 30 pause Lobe temporal 32  Le lobe temporal Parcours des informations auditives : oreille externe, cochlée, nerf auditif, encéphale Aire auditive primaire: Décode l’amplitude, le rythme et l’intensité des sons Aire auditive secondaire: Perception des sons et distinction entre la parole, la musique et le bruit (intégration, traitement des informations en provenant de l’aire primaire) Tonotopie 33  Le lobe temporal En plus du traitement des informations auditives Le lobe temporal est impliqué dans les processus mnésiques (hippocampe et amygdale) et le langage. – Aire de Wernicke: Activités liées au langage réceptif Les lésions pouvant survenir à la suite d’un traumatisme peuvent causer des troubles tels que : » l’amnésie, l’amusie (perte de la capacité de chanter, jouer de la musique, reconnaître la musique), l’aphasie et la surdité corticale34  Lobe occipital Le système visuel classique (formation des images) La vision Environ le tier du cortex cérébral humain 35  Le lobe occipital Le lobe occipital est délimité par le sillon pariéto- occipital Aire visuelle primaire: Interprète les formes, les couleurs et le mouvement (représentation rétinotopique). Aires visuelles associatives: Reconnaissent et interprètent les expériences visuelles présentes et les comparent avec les expériences passées. Les lésions pouvant survenir à la suite d’un traumatisme peuvent causer des pathologies du système visuel telles que la cécité corticale, l’agnosie visuelle et la prosopagnosie. 36  Vue globale du système visuel rétine Noyaux du thalamus } Stimulus visuel : orientation de la tête et du regard vers ce dernier Présentation du système en 4 temps : 1-Œil (lumière, anatomie, champs visuels, rétine et photorécepteurs) 2-Décussation partielle au niveau du chiasma optique 3-Thalamus (CGL) 37 4-Cortex visuel primaire La Lumière : Ondes et Photons Onde d’énergie (photons) Fréquence d’une onde Ondes courtes (bleu) plus grande énergie que les ondes longues (rouge) 38 Comment la lumière se diffuse dans l’espace Changement de direction des rayons de lumière qui frappent une surface Transfert d’énergie lumineuse à une particule ou à une surface Noir: absorbe l’énergie de toutes les longueurs d’ondes Déviation des rayons quand ils passent d’un milieu transparent à un autre. Provient de la différence de vitesse de lumière d’un milieu à l’autre (air + vite que l’eau) Les rayons de lumière se déplacent en ligne droite jusqu’à ce qu’ils rencontrent les atomes et les molécules de l’atmosphère et les objets 39  Les différentes parties de l’œil Pupille Ligaments suspenseurs du cristallin Rétine Iris Iris Cristallin Conjonctive Fovéa Sclérotique Lumière Nerf Optique Cornée Humeur Aqueuse Nerf Optique Muscles Muscles Ciliaires Cornée Extraoculaires Humeur Vitrée Sclérotique Macula : Partie de la rétine pour la vision centrale. Absence relative de vaisseaux sanguins. Fovéa : Marque le centre de la rétine. Plus mince. 1% de la surface rétinienne, mais plus grande densité de cellules 40  Distance focale : Distance entre la surface de réfraction et le point de convergence La cornée est principalement responsable de la réfraction, mais le cristallin joue aussi un rôle en particulier pour les objets à moins de 9 mètres Déformation du cristallin par les muscles : phénomène d’accommodation 41 Contraction: cristallin plus bombé  Correction de la Vision Vision normale concave Myopie corrigée convexe Presbytie: durcissement du cristallin avec l’âge (lentilles bifocales ou LIO) 42 Hypermétropie corrigée  Champs visuels Le champ visuel représente la partie de l’espace visuel couverte par la rétine d’un seul œil lorsque le regard est fixé sur un point éloigné. Image perçue est doublement inversée : ce qui est en haut est en bas, ce qui est en bas est en haut, ce qui est à droite, à gauche, ce qui est à gauche, à droite. L’image du champ visuel droit se fait du côté gauche de la rétine, 43 l’image du champ visuel gauche se fait sur le coté droit de la rétine.  Organisation laminaire de la rétine pour visualisation seulement Couche cellules Corps cellulaires des ganglionnaires cellules ganglionnaires Couche plexiforme Contacts synaptiques interne Couche nucléaire Corps cellulaires des interne cellules amacrines, bipolaires et horizontales Couche plexiforme externe Couche nucléaire Corps cellulaires des externe photorécepteurs Couche segment Disques : photopigments sensibles à la lumière externe photorécepteurs Épithélium pigmenté Absorbe la lumière; Nourrit les photorécepteurs CELLULES GANGLIONNAIRES REPRÉSENTENT LA SEULE SOURCE D’INFORMATIONS QUI QUITTE LA RÉTINE. 44 La rétine : Les cônes et les bâtonnets Environ 100 millions de photorécepteurs bâtonnets (92 millions bâtonnets, 5 millions cônes) cônes Source : https://askabiologist.asu.edu/b%C3%A2tonnets-et-c%C3%B4nes *3 types de Cônes: Vision des couleurs (trichromatique) -beaucoup au centre de la rétine mais aussi distribués *Bâtonnets: Vision des contrastes; vision nocturne, situés en périphérie 45 Conversion de la lumière en signal nerveux Disques: photopigments sensibles à la lumière Disques-absorbent la lumière et modifient le potentiel membranaire Dans les cônes : Trois types d’opsines avec sensibilités différentes à la lumière les cônes bleus (~430 nm), les cônes verts (~530 nm) et les cônes rouges (~560 nm). Dans les bâtonnets: Un seul pigment photosensible est la rhodopsine. Plus sensible à des longueurs d’ondes d’environ 500 nm (bleu vert); 1000X + sensibles à la lumière que les cônes. 46 Cônes et Bâtonnets : Phototransduction Transduction par les photorécepteurs de l’énergie lumineuse en variations de potentiel de membrane Hyperpolarisation Noirceur Lumière Noirceur Seules les cellules ganglionnaires émettent des potentiels d’action (PA) 47  Continuons notre parcours du système visuel https://physio.sorbonne-universite.fr/wp- content/uploads/2014/01/etudespsychomotricitevision22011.pdf 48  Décussation partielle des voies visuelles Nerfs optiques et Chiasma optique hémirétine temporale droite hémirétine hémirétine nasale nasale hémirétine temporale gauche gauche droite 49 Prochain relais de l'information visuelle: Cible du tractus optique = CGL CGL/LGN (corps genouillé latéral) Noyau du thalamus https://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_02/d_02_cr/d_02_cr_vis/d_02_cr_vis.html 50  Les Corps Genouillés Latéraux (CGL) Dans le CGL, il y a un maintien de la séparation des informations provenant de chacun des yeux CGL droit : info œil droit – couches 2,3,5 ; info œil gauche – couches 1,4,6 Et inversement pour le CGL gauche Source image à gauche : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_02/a_02_cr/a_02_cr_vis/a_02_cr_vis.html 51 Prochain relais de l'information visuelle: Cible des radiations optiques = V1 couche IV Aire visuelle primaire V1 V1 Scissure Calcarine https://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_02/d_02_cr/d_02_cr_vis/d_02_cr_vis.html 52  L'aire visuelle v1 - cortex occipital Couches cellulaires (6) de l’aire visuelle primaire (V1) Au niveau de la couche 4 (IVC), les informations de chacun des yeux restent séparées, ensuite elles s’intègrent. Les neurones de V1 permettent le traitement des informations visuelles: orientation, fréquence spatiale, couleur Neurones pyramidaux : couches III, IVB, V,VI Neurones étoilés : couche IVC Cortex visuel primaire du macaque normal 53 Rétinotopie : Des cellules voisines de la rétine transmettent l’information à des sites voisins de leur structure cible. L’arrangement des connections respecte une organisation entre la rétine et le cortex, Rétinotopie, Tonotopie, Somatotopie Organisation dans l’espace (organisation spatiale) / Cartographie particulière. 54  Réseaux neuronaux du « Quoi » et du « Où » Par la suite, le réseau occipito-pariétal permettra de traiter l’informations visuelles spatiales, Alors que le réseau occipito-temporal permettra la reconnaissance de l’objet Lobe parietal : « Où » Lobe temporal : « Quoi » 55 Source de l’image : https://www.studyblue.com/notes/note/n/2-visual-system/deck/8067844  Les réseaux neuronaux Fronto-Parietal Network (FPN) Default-mode network (DMN) Buckner et al. 2013, Nature Neuroscience 56  Fin du cours #5 Merci pour votre attention 57