Introduction Environnement Organisation générale Organisation générale 1. Fonctionnement général des systèmes sensoriels 2 Récepteur 1 Stimulus SNC 3 4 Récepteur 5 Réponse Expériences passées
Organisation générale 1. Fonctionnement général des systèmes sensoriels 1 2 Réception et codage Transmission des signaux codés par les fibres nerveuses sensorielles (Transduction) 3 Traitement dans les organes centraux 4 Transmission d ordres codés par les fibres nerveuses motrices 5 Production d effets moteurs et subjectifs (peur, pensées, etc ) La sensorialité recouvre la transduction, l encodage et la perception des informations portées par les stimuli provenant de l environnement. Organisation générale Organisation générale 1. Fonctionnement général des systèmes sensoriels Les circuits neuronaux qui assurent des fonctions similaires constituent des systèmes neuronaux Les systèmes neuraux divisés Système Sensoriel Système Moteur Capte et traite l information Réponse de l organisme adaptée
Organisation générale 2. Organisation du système nerveux système périphérique (nerfs sensitifs) Organisation générale Organisation générale 2. Organisation du système nerveux le système central (encéphale, et la moelle épinière)
Organisation générale 2. Organisation du système nerveux Hémisphères cérébraux, diencéphale, cervelet, tronc cérébral et moelle épinière (analyse et intégration des informations sensorielles et motrices) SNC COMPOSANTES SENSORIELLES COMPOSANTES MOTRICES Nerfs et ganglions sensitifs Récepteurs sensoriels SYSTÈME VEGETATIF Nerfs + ganglions végétatifs SYSTÈME SOMATO- MOTEUR Nerfs moteurs SNP Milieu Intérieur et extérieur EFFECTEURS Muscles Les modalités sensorielles et récepteurs 1. Les modalités sensorielles Déjà a son époque, Aristote définit 5 sens: la vue l ouïe le toucher Aristote 384 av JC, 322 av JC le goût l odorat
Les modalités sensorielles et récepteurs 1. Les modalités sensorielles Sensorialité extéroceptive (5 sens + somesthésie + sensibilité vestibulaire) Sensorialité intéroceptive (sensibilité des viscères, vaisseaux) sensorialité proprioceptive (sensibilité des muscles, tendons et articulations) Les modalités sensorielles et récepteurs Les modalités sensorielles et récepteurs 2. Les 4 dimensions de la sensibilité 4 dimensions caractérisent les modalités sensorielles La qualité = groupement d impressions sensitives apparentées ou semblables (niveau de gris, couleur ) La quantité = l intensité d une sensation (intensité lumineuse, l intensité d une pression mécanique.) La dimension spatiale = interaction d une sensation dans la structure tridimentionnelle de notre entourage et de notre corps permettant la localisation de la stimulation La dimension temporelle = interaction de la sensation dans la structure temporelle de l entourage, la capacité de situer des stimuli dans le temps varie beaucoup selon les organes sensoriels (vision de haute précision mais la température est approximative)
Les modalités sensorielles et récepteurs 3. Les récepteurs Définition Cellules nerveuses hautement spécialisées qui convertissent l énergie (loi des énergies spécifiques) associée aux stimuli en signaux qui sont acheminés par des voies anatomo-fonctionnelles spécifiques de la périphérie jusqu au cerveau. Cellules ciliées Cellules olfactives Les modalités sensorielles et récepteurs Les modalités sensorielles et récepteurs 3. Les récepteurs photorécepteurs Mécanorécepteurs
Les modalités sensorielles et récepteurs 3. Les récepteurs Cellules olfactives Cellules visuelles Les modalités sensorielles et récepteurs Les modalités sensorielles et récepteurs 3. Les récepteurs Récepteurs: classement en fonction de la provenance du stimulus Exterorécepteurs Sensibles aux stimuli de l entourage Propriocepteurs Mouvement de notre corps et position articulation Entérocepteurs Sensibles aux stimuli mécanique ou chimiques internes
Les modalités sensorielles et récepteurs 3. Les récepteurs Récepteurs: classement en fonction de la nature du stimulus Photorécepteurs Sensibles aux longueurs d ondes visibles de la lumière Mécanorécepteurs Thermorécepteurs Osmorécepteurs Chimiorécepteurs Sensibles à l énergie mécanique Sensibles au chaud ou au froid Détectent les changements de concentrations de substances dissoutes et les modifications résultantes de la pression osmotique dans les liquides extracellulaires Sensibles à des substances chimiques spécifiques Nocicepteurs Sensibles aux stimuli nocifs Déterminer dans quelle mesure la spécificité d un récepteur et le pattern d une activité neuronale sont utilisés dans différents systèmes sensoriels pour coder l information est le challenge actuel de la recherche en physiologie sensorielle
1. La transduction sensorielle Processus par lequel les récepteurs sensoriels convertissent l énergie des stimuli en signaux électriques Les différents mécanismes du codage comprennent: 1. La transduction sensorielle La stimulation du récepteur modifie la perméabilité membranaire Potentiel de repos est négatif car la perméabilité de la membrane est plus importante pour les K+ que Na+ A la suite d une stimulation, la membrane est plus perméable au Na+. Le potentiel de membrane devient positif. Perméabilité transitoire Perméabilité transitoire au Na+ ce qui entraîne le retour du potentiel de membrane à sa valeur négative de repos. Naissance d un potentiel récepteur (potentiel graduel) (graduel dont l amplitude et la durée varient avec l énergie du stimulus et la vitesse à laquelle il est reçu ou retiré)
1. La transduction sensorielle Evénement déclenchant Dépolarisation (diminution du potentiel de membrane Boucle de rétrocontrôle positif Entrée de Na+ (diminution supplémentaire du potentiel de membrane Ouverture de quelques canaux Na+ dépendant du voltage Cycle de Hodgkin-Huxley 1. La transduction sensorielle Les synapses transmettent d un neurone à un autre les informations que véhiculent le potentiel d action. Cela implique un transit d ions par les canaux des membranes 2 types de synapses Synapse électrique Synapse chimique
1. La transduction sensorielle Potentiel d action envahit la terminaison présynaptique Dépolarisation de la terminaison présynaptique Entrée de Ca2+ Fusion des vésicules avec la Membrane présynaptique Transmetteur est libéré par exocytose 2. Codage de l intensité Le codage de l intensité d un stimulus s effectue par l analyse de l amplitude du potentiel qui va déclencher le potentiel d action. Le codage s effectue ensuite en fréquence de potentiel d action. La variation rapide du potentiel de membrane depuis le seuil jusqu au retour au potentiel de repos en passant par son inversion brève constitue donc le potentiel d action.
2. Codage de l intensité Loi du tout ou rien pour le potentiel d action. Un plus grand potentiel récepteur ne peut pas causer un plus grand potentiel d action. Intensité du stimulus dépend de l étendue de la zone stimulée ( nombre de récepteurs stimulés et de la fréquence du potentiel d action du neurone afférent). Fréquence des PA Seuil Intensité du stimulus 2. Codage de l intensité Le potentiel générateur = élément déclencheur du PA du neurone afférent Fréquence des PA Recrutement des cellules sensorielles pour les fortes stimulations
2. Codage temporel Un récepteur ne donne pas toujours naissance à un même potentiel récepteur. Pour certains types de récepteurs, l amplitude du potentiel récepteur diminue alors même que le stimulus persiste = adaptation 2 types de récepteurs a) Récepteurs toniques ne s adaptent pas ou ne le font que lentement. Important pour information sur la persistance du stimulus (ex: flexion articulaire) b) Récepteur phasique adaptation rapide en ne répondant plus au stimulus. Renseignent sur les variations du stimulus (ex: toucher) 2. Codage spatial Il est lié à : la densité des récepteurs Plus le champ est limité, plus le codage spatial est raffiné la taille des champs récepteurs Degré de chevauchement des champs récepteurs l inhibition latérale Pouvoir de discrimination important pour un système sensoriel
2. Codage spatial Exemple de champ récepteur En général, un stimulus donné excite de nombreux récepteurs simultanément. L ensemble des impulsions des afférences contient l information complète du stimulus sur son étendue, son intensité et sa durée. 2. Codage spatial Inhibition latérale Augmentation de l acuité d un signal sensoriel
2. Codage spatial Diminution du bruit de fond pour une meilleure localisation du site douloureux 5. Notion de seuils Notion de seuils Seuil absolu: C'est la plus petite intensité capable d'engendrer un potentiel générateur au niveau des fibres sensorielles Seuil spatial: Plus petite distance perceptible entre 2 points de stimulations Seuil de perception: Plus petite intensité du stimulus capable d'engendrer un PA d'après PG, et de donner une sensation/perception au sujet Seuil différentiel: Plus petite variation d'intensité du même stimulus que le sujet peut percevoir
Propagation du PA jusqu à l aire visuelle du cortex occipital responsable de la perception visuelle Intégration au niveau du SNC Les informations en provenance du SNP vont être acheminées par des voies spécifiques (voies sensorielles incluses dans un système) Tout au long du cheminement, l information est préservée Elle sera ensuite intégrée au niveau du cortex (cortex sensoriel)
Intégration au niveau du SNC Les noyaux du thalamus Intégration au niveau du SNC 1. Délimitation des lobes cérébraux Chaque hémisphère est divisé en lobes: - occipital - temporal - pariétal - frontal Chaque territoire reçoit des informations en provenance de la périphérie après relais dans le thalamus Spécificité des aires corticales dans la sensorialité
Intégration au niveau du SNC 2. Aires corticales dans la sensorialité Les aires primaires sont reliées aux aires associatives impliquées dans les fonctions les plus élaborées du cerveau (motivation, émotions, mémoire ) Intégration au niveau du SNC 2. Aires corticales dans la sensorialité La colonne = unité fonctionnelle au niveau du cortex Cartographie (somatotopie) au niveau du cortex (ex cortex auditif)