Le neurone dans le système nerveux

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Heloïse St-Denis
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1 Le neurone dans le système nerveux Pr. Yves Rossetti Unité de recherche Espace et Action : INSERM-UCBL-HCL, Hôp. Neuro Laboratoires Motricité et Handicap: Hôp. Henry Gabrielle & Hôp. Neuro Courriel: yves.rossetti@inserm.fr ou yves.rossetti@chu-lyon.fr diaporamas: SPIRAL 1

2 La Neurophysiologie: du cerveau au neurone et vice-versa vision espace nombres attention audition proprioception tact motricité émotions mémoire planification raisonnement langage reconnaissance inhibition coordinations Localisations arbitraires PCEM2 neurologie & rééducation (séméiologie et thérapeutique) 2 PCEM1

3 Le neurone dans le système nerveux 1. Les niveaux d étude 2. Les propriétés des neurones 3. Les fonctions des neurones 4. Les réseaux de neurones 5. Le codage neuronal de l information 3

4 1. Les niveaux d étude du système nerveux Neuro-physiologie: Echelle moléculaire Echelle cellulaire Echelle fonctionnelle intégrée + neurologie, psychiatrie, psychologie, anatomie, rééducation, pédiatrie, histologie, biochimie, pharmacologie 5

5 Méthodes d étude Neurologie clinique: corrélations anatomo-cliniques Comportement Motricité Coordination, précision Perception Seuils, temps de réaction, Fonctions supérieures Performances spécifiques Enregistrements nerveux Cerveau Nerfs périphériques Muscles Organes des sens 6

6 clinique (déficit sensoriel) Exemple anatomie (lésion tissulaire) anatomie fonctionnelle (atteinte physiologique) 7

7 Physiologie et anatomie IRM fonctionnelle: Quantification des activations tissulaires TMS: Perturber l activité cérébrale Tractographie: quantification des connections anatomiques 8

8 Comportement: Analyse quantifiée de la motricité (biomécanique, cinétique et cinématique) 10

9 Comportement: ex. de la cognition spatiale (héminégligence) Droit Gauche => Liens comportement structures nerveuses? 11

10 Électrophysiologie Chirurgie (Penfield) Animal Patients implantés Enregistrer ou stimuler Potentiels d action 12

11 Electroencéphalogramme Activité électrique de différentes zones 13

12 Imagerie cérébrale fonctionnelle (Tomographie à Émission de Position, IRMfonct., MagnétoEncéphaloGraphie) Signaux proportionnels à l irrigation sanguine locale => mesures relatives 14

13 Neuropharmacologie et Psychopharmacologie + dosages sanguins, LCR, biopsies Cartographie neurochimique 15

14 2. Les propriétés du neurone 16

15 définitions Cellules nerveuses ou Neurones: cellules spécialisées pour la communication intercellulaire: dans la réception, la génération et la transmission de signaux électriques. (100 Milliards de neurones avec des milliers de connections chacun!) Cellules de soutien ou cellules gliales: astrocytes, microglie, oligodendrocytes + cellules de Schwann: accélèrent la transmission des influx nerveux. >>100 Milliards 17

16 Le neurone - type Réception Intégration Transmission 18

17 définitions Soma: corps cellulaire du neurone, doté des organites classiques (réticulum endoplasmique, ribosomes, Golgi, mitochondries) Axone: prolongement cellulaire spécialisé dans l émission et la conduction d un signal électrique (le potentiel d action). Longueur = 100µm (neurone de circuit local) à 1m (neurone de projection). Dendrite: prolongements multiples et courts, ramifiés en abondance, qui constituent les principaux sites de contact du neurone: réception de messages provenant d autres neurones. 19

18 Connections nombreuses (j->15 000!) 20

19 définition Synapses: contact fonctionnel permettant la communication entre neurones chimiques (neuromédiateurs) ou électriques (courant) activatrices ou inhibitrices du neurone post-synaptique 21

20 Communication inter-neuronale 22

21 Messages activateurs et inhibiteurs + - Modulation de l activité du neurone cible: + ou - 23

22 Messages efficaces seuil + - Modulation suffisante du potentiel de repos : => génération d une activité dans le neurone cible 24

23 Messages neutralisés + - Modulation du potentiel de repos: + ou => sommation des modulations au niveau du soma 25

24 stimulus Un circuit élémentaire Ex.: shéma simplifié d un réflexe polysynaptique Réponse motrice Mais les fonctions cérébrales reposent sur des réseaux distribués beaucoup plus complexes, intégrant d innombrables excitations et inhibitions 26

25 3. Les fonctions des neurones Réception: sensorielle: transformation d un stimulus en activité neuronale (transduction) dendritique: sensibilité aux messages neuronaux pré-synaptiques Intégration: recueil de multiples signaux pour en extraire une information Transmission: véhiculer un message d un endroit à un autre du SN (système nerveux): afférences et efférences 27

26 ENTREES-SORTIES 28

27 Récepteurs visuels 29

28 Exemple: La rétine rétine réception Organisation de la rétine intégration transmission 30

29 Voies de transmission: Commande (cortex) Transmission (voies, nerfs) ex: commande motrice Effecteurs (muscles) + voies de la sensibilité 31

30 Morphologie et fonction des neurones 32

31 4. Les réseaux de neurones Convergence Divergence Parallélisme Aires, systèmes et réseaux 33

32 CONVERGENCE Ex: le sens de l espace Convergence TOUCHER Associations sensorielles AUDITION VISION 34

33 Exemple: Le ventriloquisme 35

34 36

35 37

36 Mouvement apparent codé par des contours illusoires! Il n y a ici ni carré ni mouvement! seulement de la convergence spatiale et temporelle 38

37 DIVERGENCE ex: le système visuel Traitements spécialisés VISION Ex: les réactions motrices peuvent être plus rapides que la conscience visuelle 39

38 PARALLELISME Multiples traitements spécialisés PAROLE VISION Ex: compétition ou suppléance entre les différentes voies 40

39 Parallélisme exemple: effet stroop Blanc ROUGE carré BLEU ROUGE vert JAUNE VERT BLEU ROUGE neurone GRIS JAUNE BLANC VERT bleu Deux informations indépendantes, congruentes ou incongruentes => pas d effet, facilitation ou conflit 41

40 Aires, Systèmes et Réseaux Aire fonctionnelle: zone du cortex spécialisée dans une fonction précise (ex: motricité, audition ) Système:ensemble d aires et de structures sous-corticales participant à une fonction (ex: le système visuel, le système moteur) Réseau: type d organisation le plus fréquent dans le SNC : structures interconnectées sous forme de circuits ou de boucles (+ parallélisme) 42

41 Exemple: Les aires motrices 43

42 Exemple: Hyper-spécialisation de certaines aires Cortex somesthésique Zone de la main 44

43 Exemple: Circuit visuo-moteur + nombreux parallélismes S. Thorpe et al. 45

44 5. Le codage neuronal de l information Fréquence de décharge Codage par synchronie Codage par population Plasticité: mémoire, apprentissage, 46

45 Codage par la fréquence des potentiels d action exemple: codage de la longueur du muscle Longueur du muscle Activité électrique du neurone récepteur: Codage de la longueur 47

46 Codage par population neuronale Exemple: direction du mouvement 48

47 Codage par synchronie. Ex: l olfaction Neurone A Neurone B Neurone C Neurone D Odeur X Odeur Y 49

48 Propriétés dynamiques: plasticité cérébrale et fonctionnelle Adaptation (ex: perception de la couleur) Apprentissage (ex: apprentissage tactile) Mémoire (cf. cours spécifique) Récupération après lésion centrale ou périphérique (ex: amputation d un doigt) 50

49 Adaptation àlacouleur 51

50 Propriété dynamique: plasticité 52

51 Exemple de propriété dynamique Amputation d un doigt 53

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