Les systèmes sensoriels : diversité et mécanismes communs

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1 Travaux dirigés de psycho-physiologie : Les systèmes sensoriels : diversité et mécanismes communs Pauline Neveu, PhD 1

2 Plan : Les systèmes sensoriels : diversité et mécanismes communs 1-Rôles des systèmes sensoriels 2-Diversité des sens 3-Rappels 4-Chemins sensoriels 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 2

3 1-Rôles des systèmes sensoriels -sensation/perception (+/- consciente) : soi (schéma corporel) environnement -action/motricité : posture/mouvements (comportements) interactions sociales (émotions, langage...) homéostasie vigilance rythmes biologiques déficience sensorielle 3

4 2-Diversité des sens pas de réel consensus : multiplicité des classifications Tactile Extéroception (Somesthésie) Sensibilités particulières (TËTE) Sensibilité Physiologique Sensibilité viscérale Sensibilité douloureuse Nociception Sensibilité somatique Sensibilité labyrinthique Sensibilité viscérale Intéroception Sensibilité viscérale Sensibilité générale Somatoviscérale (CORPS) Toucher Sensibilité thermique Proprioception Sensibilité musculaire Équilibre Sensibilité visuelle Vision Sensibilité auditive Audition Sensibilité olfactive Olfaction Sensibilité gustative Gustation nombreuses modalités sensorielles nombreuses sous-modalités sensorielles ou qualités 4

5 2-Diversité des sens modalités et sous-modalités sensorielles ou qualités Vision : Thermoception : Chaud Froid Brillance Couleurs Profondeur Toucher : Tact Pression Vibration Position Mouvement Force Gustation : Audition : Sonie Hauteur Timbre Proprioception : Olfaction : Équilibre : accélérations linéaires accélérations angulaires Odeurs Sucré Salé Acide Amer Umami 5

6 3-Rappels Quelle partie du SN fait quoi? Distinguons deux SN: -SN Central -Encéphale -Moelle épinière -SN Périphérique -Nerfs -Ganglions -Récepteurs sensoriels 6

7 3-Rappels Trois régions dans un neurone: - corps cellulaire = péricaryon = soma - axone = cylindraxe = fibre nerveuse - dendrites soma dendrites axone 7

8 3-Rappels Classement des neurones: - forme/nombre prolongements: - multipolaires - bipolaires - monopolaires - pseudo-unipolaires - taille du soma - allure des dendrites - longueur de l axone - neurotransmetteur utilisé - fonction 8

9 3-Rappels Différents types de cellules gliales: - Cellules gliales du SNP: - cellules de Schwann gaine de myéline - Cellules gliales du SNC: - cellules épendymaires - oligodendrocytes - astrocytes - microgliocytes 9

10 3-Rappels Régionalisation de la moelle épinière (ME): 31 myélomères 1paire de nerfs rachidiens par myélomère - 8 cervicaux - 12 thoraciques - 5 lombaires - 5 sacrés - 1 caudal 10

11 3-Rappels La ME est un tube creux: - lumière: canal de l épendyme - paroi: - substance grise et ses cornes - substance blanche et ses colonnes ou cordons 11

12 3-Rappels Apparition de vésicules durant le développement de l'encéphale dès le 25e jour dès le 35e jour 12

13 3-Rappels Apparition de courbures 13

14 3-Rappels Croissance «enroulante» du télencéphale 14

15 3-Rappels Régions de l encéphale: (métencéphale) (myélencéphale) (métencéphale) 15

16 4-Chemins sensoriels Du stimulus à la perception, de la perception à l'action -Réception des stimulations (énergie) Réception récepteur/neurone sensoriel de premier ordre -Transport des informations fibre afférente ou sensorielle du neurone sensoriel 1 er ordre -intégration/perception/élaboration d une réponse SNC : +/- relais/synapses -Transport des informations fibre efférente ou motrice du motoneurone -Exécution de la réponse cellules musculaires Action 16

17 4-Chemins sensoriels Transduction sensorielle : formation d'un message nerveux stimulation potentiel de récepteur (PR) variation du potentiel de repos d'amplitude variable (site de transduction) si stimulation>seuil potentiel d action (PA) variation du potentiel de repos d'amplitude fixe (site générateur) si PR>seuil de déclenchement des PA Neurone de crustacé 17 Richard & Orsal, 2001

18 4-Chemins sensoriels Les récepteurs sensoriels peuvent être une fibre sensitive: - nue - encapsulée - associée à une cellule spécialisée 18

19 4-Chemins sensoriels Voies afférentes, voies efférentes voie ascendante afférente sensorielle aires d association sensorielles multimodales cortex asso aires d association motrices aires d association unimodales cortex II aires prémotrices aires sensorielles primaires thalamus cortex I aires motrices primaires voie descendante efférente motrice +/-noyaux de relais (modulation sensorielle aussi) noyaux de relais sensoriels (2e, 3e, ordre) récepteurs sensoriels/ neurones sensoriels 1er ordre motoneurones/muscles 19

20 5-Informations transportées par les fibres sensorielles -modalité récepteurs sensoriels spécialisés -intensité codage en amplitude (PR) et en fréquence (PA) -durée adaptation -localisation champs récepteurs et inhibition latérale 20

21 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.1-Modalité Chez l'humain, plusieurs classes de récepteurs Sensibilité Forme d energie Organe sensoriel Cellules réceptrices Thermique Thermique Peau Neurone sensoriel 1er ordre Tactile Mécanique Peau Neurone sensoriel 1er ordre Étirement Mécanique Fuseaux neuromusculaires Neurone sensoriel 1er ordre Tension Mécanique Organes tendineux Neurone sensoriel 1er ordre Acc. linéaires Mécanique Appareil vestibulaire Cellules ciliées Acc. angulaire Mécanique Appareil vestibulaire Cellules ciliées Position Mécanique Capsules articulaires Neurone sensoriel 1er ordre Auditive Mécanique Cochlée Cellules ciliées Visuelle Electromagnétique Oeil (rétine) Photorécepteurs Olfactive Chimique Muqueuse nasale Neurones olfactifs Gustative Chimique Langue Cellules gustatives 21

22 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.1-Modalité réponse préférentielle à une forme d'énergie spécifique onde électromagnétique (lumière) photorécepteur stimulation mécanique 22

23 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.1-Modalité le chemin fait la sensation (loi des énergies sensibles spécifiques de Johannes Müller, 1826) 23

24 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.1-Modalité chaque récepteur est accordé à une gamme d'énergie Richard & Orsal,

25 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.2-Intensité Codage de l'intensité d'une stimulation : en amplitude, puis en fréquence stimulation potentiel de récepteur (PR) codage en amplitude potentiel d action (PA) codage en fréquence de PA si stimulation>seuil si PR>seuil de déclenchement des PA 25 Richard & Orsal, 2001

26 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.3-Durée Durée de la stimulation = temps entre début et fin stimulation Adaptation: -adaptation lente: récepteurs toniques renseignent durée stimulation -adaptation rapide: récepteurs phasiques renseignent variation de stimulation la relation intensité de stimulation / intensité perçue n'est vraie que pour les courtes durées 26 seuil temporel auquel deux stimuli ne sont pas distinguables : fréquence de fusionnement (cinéma)

27 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation Une information de localisation spatiale est véhiculée par : -le système visuel -le système somesthésique 27

28 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation Une stimulation n'active un récepteur que si elle survient dans son champ récepteur Ex : système somesthésique : - la taille des champs récepteurs varie - la densité des récepteurs varie petit grand résolution spatiale grossière (dos): grands champs et faible densité résolution spatiale fine (main): petits champs et forte densité +codage en population 28

29 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation l'information sur la localisation n'est pas limitée aux systèmes sensoriels qui sont organisés de manière cartographique (somesthésie et vision) il est possible de localiser un son, une odeur grâce à l'activation : de récepteurs unilatéraux associés à des mouvements de tête, ou de récepteurs bilatéraux au sein d'un système sensoriel, les récepteurs présentent une organisation 29 spatiale précise

30 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation Une stimulation est captée par de nombreux récepteurs qui envoient les informations vers des neurones relais (2 ordre, 3 ordre...) dont les champs récepteurs sont (par rapport à ceux des neurones 1 ordre) : -plus larges convergence e e er -plus complexes sensibilité à certaines caractéristiques de la stimulation inhibition latérale : champs récepteurs ayant souvent : Richard & Orsal, une région excitatrice -une région inhibitrice du fait d'interneurones inhibiteurs ce qui permet d'accroître les contrastes (perception des contours) 30

31 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation Absence d'inhibition latérale Présence de l'inhibition latérale Bandes de Mach

32 5-Informations transportées par les fibres sensorielles 5.4-Localisation Trois types d'inhibitions existent Cortex somatosensoriel -récurrente/feedback -directe/feedforward Thalamus -distale/centres supérieurs Récurrente Directe Distale Noyau de relais Moelle épinière Kandel & Schwartz, 2000 Entrée sensorielle