Neurophysiologie du mouvement Voyage au centre du cerveau : anatomie de l encéphale W 2010/6 Décembre 2010 Corinne Arni Notre système est régi par le système nerveux et le cerveau Le cerveau est à la fois semblable à tous les autres et unique en son genre Stimulation précoce des sens est indispensable à leur bon fonctionnement La fonction du cerveau est de maintenir la vie 1
Double interaction entre le cerveau et le corps : Cerveau fait la loi dans le corps Chair du corps exerce une emprise sur le cerveau Informations entrent et sortent du cerveau par voie nerveuse et hormonale 1. Anatomie de l encéphale Le SNC est composé de : l encéphale : cerveau, cervelet et tronc cérébral la moelle épinière 2
Protection de l encéphale Boîte crânienne Liquide céphalo-rachidien (LCR) : cerveau flotte dans le LCR Méninges forment en rempart protégeant le cerveau et créent des espaces distincts au sein du crâne La dure-mère Artères méningées Feuillet externe périosté : suit la forme osseuse Feuillet interne méningé : suit la forme de l encéphale et se prolonge dans le canal rachidien jusqu à S2 3
Cloisons formées par le feuillet interne de la dure-mère Faux du cerveau : sépare les deux hémisphères cérébraux Faux du cervelet : sépare les deux loges cérébelleuses Tente du cervelet : sépare le cerveau du cervelet en formant un toit au-dessus du cervelet Cloisons de la dure-mère 4
Sinus formés par la dure-mère L espace créé entre les feuillets internes et externes de la dure-mère créent un espace occupé par les sinus veineux crâniens Sinus longitudinal supérieur Sinus longitudinal inférieur Sinus droit Sinus occipital postérieur 5
Espace sous-dural Arachnoïde : méninge intermédiaire adhérente à la dure-mère Espace sous-arachnoïdien : LCR - Vaisseaux sanguins - Nerfs crâniens Pie-mère : méninge interne, adhérente à l encéphale Localisation des viscères crâniens 6
L encéphale Le tronc cérébral Le bulbe rachidien : régulation des rythmes respiratoires et cardiaques Le pont : centre de la respiration Le mésencéphale : centre de la vigilance Le cervelet : centre de coordination des mouvements volontaires analyse la position du corps Le cerveau Deux hémisphères cérébraux : pensée, langage, fonctions supérieures Un corps calleux : pont entre les deux hémisphères 7
Le système limbique : Cerveau des émotions, du souvenir, des désirs et des besoins. Thalamus : lieu de passage des infos sensitives Hypothalamus : centre de régulation des fonctions physiologiques Anatomie microscopique du cortex Le neurone est une cellule du système nerveux spécialisé dans la communication et le traitement d informations. Il constitue, avec les cellules gliales, le tissu nerveux. 8
Un neurone est constitué : d un corps cellulaire (gris) de prolongements (blancs) : un axone : structure conductrice des dendrites : prolongements qui réceptionnent Les synapses permettent aux neurones de communiquer entre elles. 9
Substance blanche et grise Substance grise : corps cellulaires et axones amyélinisés (cortex noyaux) Substance blanche : groupements d axones myélinisés (sous-corticale corps calleux) Anatomie macroscopique du cortex Le cortex est l écorce de l encéphale. Il a une épaisseur de 2 à 4 mm, déplié il occupe une superficie de 2 m 2 (40% de la masse de l encéphale) Entre 4 e mois de la vie fœtale et la naissance: neurones se multiplient au rythme de 250.000 divisions/min. 1 cm 3 de cortex contient 500 millions de synapses Les repères anatomiques Hémisphère droit / gauche Scissure de Sylvius (latérale) Scissure de Rolando (centrale) Scissure pariéto-occipitale (sillon perpendiculaire) 10
Vue latérale de l hémisphère gauche Vue médiale de l hémisphère gauche Les lobes, délimités par les scissures : Lobe frontal : pensée, conceptualisation Lobe pariétal : fonctions liées au mouvement Lobe occipital : composé des aires de la vision Lobe temporal : interprétation des sons et du langage et mémoire Lobe insulaire : sensibilité viscérale consciente Lobe limbique : affectivité, apprentissage, mémoire 11
Insula Principes d organisation du cortex Cortex est organisé en 6 couches Korbinian Brodmann a publié en 1908 une carte des principales aires du cerveau qui est toujours utilisée : carte délimitant des régions anatomiques 12
Aires corticales : cortex sensoriel et moteur Cortex sensoriel est rétro-rolandique : c est connaître Cortex moteur est pré-rolandique : c est agir Dans ces deux cortex, on identifie des aires primaires et associatives 13
Aires primaires sont connectées directement avec les organes sensoriels ou moteurs : aire primaire sensitive : reçoit informations des récepteurs aire primaire motrice : commande directement aux muscles Organisation somatotopique : l aire primaire forme une carte cérébrale du corps (homonculus) Aires associatives : informations proviennent d autres aires cérébrales (elles sont déjà traitées) : Aires associatives sensitives : utilisent l ensemble des informations issues des aires primaires sensitives Aires associatives motrices: sont celles de la construction de la commande du mouvement 14
2. Cortex sensoriel Aires sensitives primaires Aire visuelle primaire Aire auditive primaire Aire somesthésique primaire Aires sensitives associatives La vision participation de plusieurs aires est nécessaire comparaison avec la trace laissée du monde (mémoire) conserver la constance des couleurs 15
Aires pariétales postérieures faire la correspondance, d un point de vue moteur, entre le corps et l espace environnant (coordination main/vision) Aire 5: synthèse des messages provenant du cortex somesthésique Aire 7a: traitement des informations spatiales environnantes Construction de deux références: égocentrée et exocentrée L aphasie : trouble du langage parlé ou écrit Aphasie de Broca (aires 44 et 45, situées dans le cortex moteur) : incapacité de formuler oralement ses idées (débit lent, style télégraphique) Aphasie de Wernicke (lobe temporal de l hémisphère gauche): bonne syntaxe et grammaire mais discours incompréhensible 3. Cortex moteur Aire oculo-motrice frontale 16
Cortex moteur primaire L aire motrice primaire est responsable du relâchement et de la contraction musculaire : Elle reçoit des informations relatives à la commande du mouvement à exécuter (opérations de préparation de l action) Elle est le point de départ des messages à destination des effecteurs (ordres moteurs) Cortex moteur associatif Deux aires prémotrices : préparation à l action: Aire prémotrice (aire 6) : sa stimulation provoque le mouvement d un membre sa fonction est de préparer à l action sur la base d un modèle interne et d informations externes Cortex moteur associatif Aire motrice supplémentaire (aire 6 interne): Aspect spatial : actes moteurs complexes Aspect temporel : relais de l organisation séquentielle de l activité Actions mémorisées : construction du mouvement en relation avec la mémoire Mouvements auto-initiés : mouvements initialisés sans stimuli externes Gestion intentionnelle de l action : elle est activée avant l exécution de tout mouvement intentionnel 17
Cortex moteur associatif Cortex préfrontal (aire 46) : Organisation temporelle du comportement appris Attention prêtée au stimulus Aspects émotionnels et motivationnels Cas de Phineas Gage Cas de Phineas Gage (1848) Accident : une barre de fer pénètre dans la joue gauche de Phineas Gage et ressort par le dessus de la tête Changement de personnalité suite à cet accident : humeur changeante, irrévérencieux, proférant des jurons, peu de respect pour ses amis 18
Pourquoi étudier ce cas? à la suite d une lésion cérébrale on peut perdre le sens moral Le cerveau est également responsable de la capacité d anticiper l avenir, de prendre de bonnes décisions les régions lésées : hémisphère gauche + région préfrontale ventro-médiane ce cas montre que le cerveau fonctionne comme un tout (frontal reçoit des informations du système limbique) Cortex moteur associatif Cortex orbito-frontal (aire 8) : Choix d une cible visuelle parmi plusieurs possibles ou orientation du regard vers une cible préalablement mémorisée Relation entre émotion et cognition: important dans les processus de prise de décision Conclusion Les techniques actuelles d imagerie permettent d observer les zones activées lors d une tâche, mais ne donnent pas accès au contenu de l expérience Le cerveau est un organe de dialogue Le cerveau est plastique et se modifie avec l expérience 19
La conscience est-elle logée dans le cerveau? la conscience est-elle une qualité transcendante? la conscience est-elle un produit de l activité cérébrale? Pour F. Varela, la conscience est la faculté d éprouver quelque chose. Dans le cerveau on observe ce qui permet à la conscience d émerger. 20