Embed Size (px)
Citation preview
L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la
Neurophysiologie
Elizabeth THOMAS
Les diapositives pour le cours se trouvent ici :
www.u-bourgogne.fr/U887
Ressources
En savoir plus
Quelques cours représentatifs
Le cerveau et le système nerveux sont au centre de nos activités complexes telles que l’appréciation de la musique, notre capacité à jouer au football et la danse. Mais le système nerveux est aussi indispensable pour les activités aussi simples que le retrait rapide du pied ou de la main quand on marche sur une punaise ou quand on met la main par inadvertance sur quelque chose de chaud.
Un réflexe simple
Le cerveau
• Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps
• Il est composé de cellules individuelles
• Les cellules principales du cerveaux sont les
a) Neurones – les cellules qui génèrent les signaux électriques
b) Glia – les cellules qui apportent un support aux neurones
Neurones en réseau
Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles?
Soma – contient le noyau, ADN.
Dendrite – reçoit les signaux
Axone – envoie les signaux
Le Neurone
Classification des neurones selon le nombre de neurites
Unipolaire. En général, un neurone sensoriel.
Bipolaire
Multipolaire
Un réflexe simple
1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise
Un réflexeUne activité du système nerveux qui ne nécessite pas d’intervention du cerveau.
Un réflexe simple
2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs (direction de la transmission des signaux selon les flèches).
Un réflexe simple
3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Certains d’entre eux envoient leur axones au cerveau ou la sensation douloureuse est enregistrée. D’autres interneurones contactent des motoneurones qui envoient directement des signaux aux muscles de la jambes.
Un réflexe simple
4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise.
Classification des neurones basée sur les connexions• neurones sensoriels – envoient les signaux sensoriels de la périphérie vers le centre (cerveau, moelle épinière)• neurones moteurs - envoient les signaux de commandes du centre vers la périphérie• interneurones – ne sortent pas du système nerveux central. Ils envoient les signaux entre neurones.
Classification des neurones en fonction de la direction des signaux• afférents – signaux de la périphérie vers le centre
• efférents - du centre vers la périphérie
Le système nerveux est un système électrique
Le champs électrique du système nerveux est crée par une distribution inégale des ions à travers la membrane neuronale.
Les ions qu’on trouve dans le système nerveux sont :
Na+
K+
Ca2+
Cl-
La différence de charge entre les deux côtés de la membrane s’appelle le potentiel membranaire.
Un neurone est au repos quand
• il n’est pas en train d’envoyer un signal vers un autre neurone
• il n’est pas en train de recevoir des impulsions venant d’autres neurones.
Mesure du potentiel de repos. Un voltmètre mesure la différence de potentiel entre une électrode placé à l’intérieur de la cellule, et une autre électrode placée dans le milieu extracellulaire. Typiquement, l’intérieur du neurone est négatif par rapport à l’extérieur; la valeur du potentiel de repos étant de l’ordre de -65 mV.
Potentiel membranaire d’un neurone au repos – potentiel de repos
Potentiel d’action – l’envoi du signal
période réfractaire absolue
période réfractaire relative
potentiel d’action – crée par l’entrée du Na+ Potentiel membranaire
Potentiel d’action – l’envoi du signal
Crée par
• L’arrêt de l’entrée du Na+
• la sortie du K+
période réfractaire absolue
période réfractaire relative
potentiel d’action – transmission des signauxPotentiel membranaire
Potentiel d’action – l’envoi du signal
Non réponse aux signaux entrants
Propagation du potentiel d’action
neurone unipolaire
neurone bipolaire, multipolaire
Facteurs qui déterminent la vitesse de transmission axonique• Diamètre de l’axone – la vitesse est proportionnelle au diamètre axonique
• La présence de myéline – la myéline augmente la vitesse
Quelques neurones sont myélinisés. Le myéline consiste en des cellules grasses qui entourent l’axone neuronal. Le myéline isole l’axone. Les espace entre le myéline s’appellent les noeuds de Ranvier.
Propagation du potentiel d’action
La synapse
Les neurones communiquent entre eux
par les synapses.
Deux sortes de synapses dans le corps
Entre neurone et neurone
Entre neurone et muscle
La synapse
Neurone présynaptique – envoie les signaux
Neurone postsynaptique – reçoit les signaux
La synapse
Synapse axo-dendritique
Synapse axo-somatique
Neurone présynaptique
Neurone postsynaptique
Neurone presynaptique
Neurone postsynaptique
synapse
synapse
Quand un potentiel d’action arrive au niveau de la terminaison nerveuse, les molécules de neurotransmetteur contenues dans la terminaison nerveuse sont libérées à partir des vésicule synaptiques dans l’espace synaptique. Le neurotransmetteur se fixe alors sur les récepteurs membranaires situés sur la membrane postsynaptique, induisant une réponse postsynaptique.
Terminaison axonique et synapse
Terminaison axonique et synapse
5. récepteurs
terminaison axonique présynaptique
1. vésicules synaptiques avec les molécules de neurotransmetteurs
espace synaptique
Membrane postsynaptique
Le neurotransmetteur agit comme une clé. Il ouvre le neurorécepteur et permet le passage des ions à travers la membrane synaptique
Neurorécepteur
Neurotransmetteur
La jonction neuromusculaire
Le neurotransmetteur à la jonction neuromusculaire est l’acétylcholine. La réponse du neurone postsynaptique dépend sur le type de neurorécepteur présent sur la membrane postsynaptique. Les deux récepteurs principaux pour l’acétylcholine sont
• le récepteur nicotinique sur les muscles squelettiques• le récepteur muscarinique sur les muscles cardiaques
Les événements postsynaptiques après le potentiel d’action dans le neurone présynaptique
Le potentiel de repos (avant l’arrivée du signal présynaptique) – approx –65mV
Dans le neurone postsynaptique
2) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)
3) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)
4) Potentiel d’action
1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)
Neurotransmetteur présynaptique excitateur
Réponse postsynaptique est positive. Le neurone postsynaptique est dépolarisé. Normalement par l’entrée du Na+ ou Ca2+.
PRESYNAPTIQUE
POSTSYNAPTIQUE
2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)
PRESYNAPTIQUE
POSTSYNAPTIQUE
Neurotransmetteur présynaptique inhibiteur
Réponse postsynaptique est négative. Le neurone postsynaptique devient plus polarisé. Normalement par l’entrée du Cl- ou la sortie du K+.
3) Potentiel d’action dans le neurone postsynaptique
Classification des neurones basée sur les actions postsynaptiques• Neurone excitateur – postsynaptique PPSE (augment l’activité postsynaptique, augment la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)
• Neurone inhibiteur – postsynaptique PPSI (diminue l’activité postsynaptique, diminue la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)
L’organisation générale du système nerveux
Le système nerveux
• Système nerveux central (SNC)
Parties du système nerveux enfermées dans des structures osseuses - l’encéphale (cerveau), la moelle épinière.
• Système nerveux périphérique
Toutes les parties du système nerveux autres que le SNC.
Système nerveux périphérique (SNP)
• SNP somatique
Innerve la peau, les articulations et les muscles associés à une commande volontaire.
• Système nerveux autonome ( viscéral)
Innerve les muscles lisses, les organes internes, les vaisseaux sanguins, le cœur, les glandes. Il est associé aux commandes non volontaires
Système nerveux autonome
système sympathique système parasympathique
Œil
Poumons
Cœur
Foie
Estomac
Intestine
Vessie
Organes reproducteurs
Système nerveux autonome
Système sympathique
• Ils ont des cibles communes
• Ils exercent une influence opposée sur leurs cibles
par ex Le cœur • sympathique – accélération de la fréquence cardiaque• parasympathique – Ralentissement de la fréquence
cardiaque
Système parasympathique
• Le système sympathique est plus actif en période de crise. Il est associe aux comportements suivants: la combativité, la fuite, la peur et le désir sexuel.
•Le système parasympathique agit principalement sur la digestion, la croissance, la réponse immunitaire, les réserves énergétique.
Système sympathique Système parasympathique
L’anatomie générale du cerveau I
Quelques termes de repère en anatomie
Le cerveau - Vue de côté
Antérieur (rostral)
Postérieur (caudal)
Dorsal
Ventral
Plans de coupe anatomique
Plan médiosagittal
Horizontal
Coronal (ou frontal)
3 grandes divisions du cerveau
• Cerveau antérieure• Mésencéphale
• Cerveau postérieure
Moelle épinière
Cervelet:Activités motrices
Aspect externe du cerveau: vue latérale
Hémisphère cérébral:Raisonnement
Traitement des signaux sensoriels
mémoire
Tronc cérébral:Fonctions autonomes
Aspect externe du cerveau: Vue dorsale
Hémisphère gauche Hémisphère droite
Sillon cérébral longitudinal
Les hémisphères cérébraux se caractérisent par de nombreuses circonvolutions présentes à leur surface.
Ces <<bosses>> s’appellent les gyrus.
Ils sont séparés par les sillons ou les scissures.
Les deux hémisphères cérébraux sont connectées par les axones du corps calleux
Le corps calleux
Hémisphère gauche Hémisphère droite
Corps calleux
Vue dorsale
Coupe mediosagittal
Le corps calleux représente un faisceau d’axones impliqué dans la communication interhémisphérique.
Le système nerveux: contrôle du mouvement
• Contrôle spinal du mouvement - Moelle épinière. Contrôle des mouvements stéréotypés telles que la marche et la course sans obstacles.
• Contrôle descendant du mouvement – Cerveau. Contrôle des mouvements plus complexes et le contrôle descendant des programmes spinaux.
• Muscles squelettiques (muscle strié) –
Innervés par le système nerveux central. Volontaire
• Muscles lisses –
Innervés par le système nerveux autonome. Non volontaire
Une exception – les muscles cardiaques, muscles striés innervés par le système nerveux autonome. Non volontaire
Contrôle spinal du mouvement volontaire:
Anatomie générale de la moelle épinière
Les motoneurones α innervant les muscles squelettiques sont localisés au niveau de la corne ventrale de la moelle épinière
Une section de la moelle épinière
α
Contrôle spinal du mouvement
Chaque fibre musculaire est innervée par un axone unique. Un motoneurone α et toutes les fibres musculaires qu’il innerve s’appellent l’unité motrice.
Muscle
Fibres musculaires
Axones provenant de la moelle épinière
Anatomie de la moelle épinière
(somas des neurones sensoriels)
(axones des motoneurones)
(nerfs mixtes – moteurs et sensoriels)
La moelle épinière est située à l’intérieur de la colonne vertébrale. Les axones entrent et sortent de la moelle par les racines dorsales et ventrales respectivement. Ces racines se rejoignent pour former les nerfs spinaux qui innervent l’ensemble du corps
Une section de la moelle épinière
Canal spinal – liquide céphalorachidien (LCR) – nourrit les neurones de la moelle épinière.
(somas des motoneurones et des interneurones)
(les axones des motoneurones qui portent les signaux entre cerveau, moelle épinière et muscles)
Les récepteurs sensoriels des muscles – des propriocepteurs
A l’intérieure du muscle sont des détecteurs sensoriels spécialisés dénommés fuseaux neuromusculaires. Les fuseaux et l’innervation 1a sont spécialisés dans la détection de la longueur des muscles. Ces récepteurs forment une composant du système sensoriel qui renseigne le système nerveux sur la position du corps dans l’espace.
Capsule fibreuse
Axones sensoriels du Groupe Ia
Deux sortes de motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière
• Motoneurone alpha – Innervent les fibres musculaires
• Motoneurone gamma – Innervent les fuseaux neuromusculaires
Les fuseaux neuromusculairesReçoit les signaux de commandes de la moelle épinière par les motoneurones gamma
Envoi les signaux sensoriel vers la moelle épinière par les fibres 1a
L’organe tendineux de Golgi
Un autre type de propriocepteur au niveau des muscles squelettique est l’organe tendineux de Golgi. Les organes tendineux de Golgi sont situés entre les muscles et les tendons et ils sont innervés par des fibres sensorielles du groupe 1b. Les organes tendineux de Golgi donnent des informations principalement sur la tension du muscle
L’organe tendineux de Golgi
Fibre musculaire
Capsule de l’organe tendineux de Golgi
Afférence Ib
Tendon
Organisation segmentaire de la moelle épinière.
La moelle est divisée en quatre grandes parties: cervicales, thoracique, lombaire et sacrée. Les nerfs spinaux sont dénommés d’après le niveaux de la moelle épinière dont ils sont issus,
Organisation segmentaire de la moelle épinière.
L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.
La dilatation cervicale et lombaire
L’innervation des 50 muscles et plus du bras provient entièrement des segments spinaux C3 à T1. De ce fait dans cette région de la moelle épinière, la corne ventrale apparaît légèrement hypertrophiée par rapport aux régions voisines, compte tenu de la densité des neurones contrôlant la musculature du bras. De la même façon il y a une léger hypertrophie des cornes ventrales, en rapport avec les motoneurones commandant la contraction des muscles de la jambe.
Dilatation cervical
Dilatation lombaire
La dilatation cervicale et lombaire
Distributions des motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière
Les motoneurones dans la corne ventrale agit sur 3 types de muscles
• Les muscles axiaux les muscles responsables de mouvements du tronc
• Les muscles proximaux les muscles, l’épaule, du coude, du pelvis et des genoux
• Les muscles distaux les muscles qui produisent les mouvements des mains, des pieds et des doigts
Distributions des motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière. Les motoneurones de commande des muscles fléchisseurs occupent une position dorsale par rapport à ceux qui commandent les muscles extenseurs. Par ailleurs, les motoneurones de commande de la musculature axiale sont situés dans des régions plus médianes par rapport à ceux contrôlant la musculature distale.
L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.
Les reflexes et programs spinaux
L’unité motrice
Chaque fibre musculaire est innervée par un axone unique. Un motoneurone α et toutes les fibres musculaires qu’il innerve s’appellent l’unité motrice.
Muscle
Fibres musculaires
Axones provenant de la moelle épinière
Les motoneurone contrôlent l’activité musculaire par
• Le type de fibre musculaire activé
• La fréquence de décharge des motoneurones
Les fibres musculaires
Les unités motrices rapides
Elles sont formées de fibres blanches qui se fatiguent rapidement; Les muscles blanc contiennent peu de mitochondries et sont impliqués plutôt dans le métabolisme anaérobie. Ces fibres se contractent rapidement et très fortement, mais elles se fatiguent aussi très rapidement. Chez l’homme les muscles du bras contiennent un grand nombre de ces fibres.
Les unités motrices lentes
Elles sont formées de fibres de couleurs rouge peu fatigables. Les muscles rouges sont caractérisés par la présence de nombreuses mitochondries et d’enzymes spécialisés dans le métabolisme oxydatif énergétique. Ces fibres sont relativement lent quant à leur vitesse de contraction mais peuvent par contre soutenir une contraction continue sans fatigue. Elles sont principalement présentes au niveau des muscles antigravitaires des membres.
Les motoneurones
Les unités motrices rapides
Les motoneurones des unités motrices rapides déchargent plutôt en bouffées de potentiels d’actions à haute fréquence (30 à 60 potentiels d’actions par seconde).
Les unités motrices lentes
Les motoneurones des unités lentes sont caractérisés par une décharge plus régulière, à relativement basse fréquence (10 à 20 potentiels d’actions par seconde).
L’organisation des unités motrices
La plasticité du système neuromusculaire
La plasticité du système neuromusculaire
Le système neuromusculaire est capable de changer et de s’adapter aux changements internes et externes. Les éléments de ce système sont donc capables d’assumer plus qu’un rôle.
Le fait de forcer un motoneurone lent à innerver un muscle rapide entraîne une modification des propriétés du muscle qui, de rapide, devient lent.
Expérience d’innervation croisée
Expérience d’innervation croisée
Les motoneurone contrôlent l’activité musculaire par
• Le type de fibre musculaire activé
• La fréquence de décharge des motoneurones
Un seul potentiel d’action au niveau des motoneurones entraîne une très brève contraction (une contraction phasique) des fibres musculaires.
La sommation de ces petites contractions sous l’effet d’une décharge plus intense du motoneurone a pour résultat une contraction musculaire soutenue.
La fréquence de décharge des motoneurones est donc un moyen important par lequel le système nerveux contrôle la contraction musculaire.
La fréquence de décharge des motoneurones:De la contraction musculaire phasique à la contraction soutenue
5 Hz
10 Hz
20 Hz
40 Hz
Contraction musculaire
Activité du motoneurone
Les réflexes spinaux
• le réflexe myotatique
• le réflexe myotatique inverse
• le réflexe de flexion polysynaptique
Le réflexe myotatique
Ce réflexe joue une rôle fondamentale dans les processus antigravitaires.
Quand un muscle est étiré, par exemple sous l’action d’un poids qu’il support, les fuseaux neuromusculaires sont également étirés.
L’étirement du fuseau entraîne la dépolarisation des axones des fibres Ia.
L’augmentation de décharge qui en résulte dans les fibres Ia a pour conséquence d’activer les motoneurones α, qui répondent a leur tour en déchargeant plus fortement. Cette activation des motoneurones provoque alors la contraction du muscle et par conséquent son raccourcissement.
Quand un muscle est étiré, par exemple sous l’action d’un poids qu’il support, les fuseaux neuromusculaires sont également étirés. L’étirement du fuseau entraîne la dépolarisation des axones des fibres Ia.
Le réflexe myotatique
L’augmentation de décharge qui en résulte dans les fibres Ia a pour conséquence d’activer les motoneurones α, qui répondent a leur tour en déchargeant plus fortement. Cette activation des motoneurones provoque alors la contraction du muscle et par conséquent son raccourcissement.
Le réflexe myotatique
Un arc réflexe monosynatique
Les fibres Ia et les motoneurones α sur lesquels elles agissent constituent l’arc réflexe monosynaptique; monosynaptique car il se trouve une seule synapse entre l’afférence sensorielle et le motoneurone.
Une boucle de rétroaction négative
Dans une boucle de rétroaction négative, une activité (par ex., l’étirement du muscle) provoque une série de processus qui mènent à la diminution de cette activité.
Le réflexe myotatique est un exemple de rétroaction négative. L’étirement du muscle induit l’action opposée – la contraction du muscle.
Le réflexe d’extension de la jambe
Le réflexe d’extension de la jambe est le circuit monosynaptique qui est testé par les neurologues lorsqu’ils percutent votre tendon situé sous le genou à l’aide d’un petit marteau, provoquant en retour la contraction réflexe du quadriceps.
Réflexe d’extension de la jambe
Motoneurone
Tendon du quadriceps
Afférence Ia
Quadriceps
Fuseau neuromusculaire
Le réflexe myotatique inverse
Le rôle de ce réflexe est de ralentir la contraction musculaire quand la force de contraction augmente, mais ce type de rétrocontrôle proprioceptif pourrait aussi être particulièrement importante lors de la réalisation d’actes moteurs très fins, comme par exemple la manipulation d’objets très fragile nécessitant une force constante mais pas trop forte.
Le réflexe myotatique inverse: Le contrôle de la tension musculaire
Les fibres Ia du fuseau neuromusculaire informent la moelle sur la longueur du muscle alors que les fibres Ib des organes tendineux de Golgi donnent des informations principalement sur la tension du muscle. L’information proprioceptive pour le réflexe myotatique inverse est donc envoyée par les organes tendineux de Golgi.
2. La contraction du muscle par les potentiels d’actions dans les motoneurones.
Le réflexe myotatique inverse
2. L’activation d’organe tendineux du Golgi. L’envoi des potentiels d’actions vers la moelle par les fibres sensorielles 1b.
Le réflexe myotatique inverse
Le réflexe myotatique inverse
3. L’activation d’interneurone inhibiteur dans la moelle par l’afférence 1b.
4. L’inhibition du motoneurone par l’interneurone inhibiteur et la relaxation du muscle.
Un arc réflexe polysynatique
Les fibres Ib et les motoneurones α sur lesquels elles agissent dans le réflexe myotatique inverse constituent un arc réflexe polysynaptique. Il y a plus d’une seule synapse entre l’afférence sensorielle et le motoneurone. Une façon de distinguer le réflexe polysynaptique d’un réflexe qui est monosynaptique est de mesurer la séparation temporelle entre la stimulation sensorielle et la contraction musculaire. Plus cette séparation est grande, plus il y a de synapses impliquées dans l’arc.
Le réflexe de flexion polysynaptique
Le réflexe myotatique inverse est un exemple d’un réflexe polysynaptique avec un interneurone inhibiteur. Par contre, le réflexe de fléxion polysynaptique implique un interneurone excitateur. Comme le réflexe myotatique, ce réflexe crée une contraction musculaire. Mais étant donné que le réflexe de flexion est polysynaptique, il prend plus de temps que le réflexe myotatique.
La réflexe de flexion polysynaptique
1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise
2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs
3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Les interneurones contactent des motoneurones qui envoient des signaux aux muscles de la jambes
4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise.
Interneurones excitateurs
Afference nociceptive
Muscles
fleshisseurs
Un réflexe simple
Principaux muscles de l’articulation du coude. Le biceps et le triceps sont deux muscles antagonistes. La contraction du biceps provoque la flexion de l’articulation du coude et celle du triceps, son extension
Les muscles antagonistes
Biceps brachii
Triceps
L’inhibition réciproque
Le mouvement autour d’une articulation nécessite les actions opposées des muscles antagonistes. La flexion de l’articulation du coude doit être accompagnée par la relaxation du triceps en même temps que la flexion du biceps. La contraction d’un muscle pendant un réflexe devrait donc inclure une inhibition de l’antagoniste. Cette inhibition est dénommée l’inhibition réciproque.
L’inhibition réciproque des muscles antagonistes
1. L’étirement du fuseau neuromusculaire active les afférents 1a.
• Le signal sensoriel qui arrive à la moelle excite le motoneurone pour le fléchisseur mais excite la synapse de l’interneurone inhibiteur pour le motoneurone de l’extenseur.
Le contrôle neuronal de la locomotion
Les gens des zones rurales savent qu’un poulet est capable de courir après sa décapitation.
Le contrôle descendant du cerveau n’est pas nécessaire pour la locomotion simple.
Le chat décérébré est capable de marcher sur un tapis roulant suite à une stimulation électrique du tronc cérébral restant.
Le feedback sensoriel n’est pas nécessaire pour la locomotion simple.
Les animaux ayant perdu les signaux entrant de la racine dorsale de la moelle épinière restent capables de produire une activité alternée des fléchisseurs et des extenseurs pour la marche.
Les mesures de EMG chez les animaux ayant perdu les signaux de la racine dorsale montrent qu’ils gardent une activation alternée des fléchisseurs et des extenseurs au bon moment du cycle de locomotion.
Question: Où est donc stocké le programme central de locomotion?
Réponse: La moelle épinière.
Le patron répété de la locomotion est produit par des groupes de neurones autonomes de la moelle épinière appelés « générateurs centraux de rythme ». Comme le nom l’indique, ces neurones sont capables de produire de l’activité rythmique correspondant aux gestes de la locomotion sans avoir besoin d’un feedback cortical ou sensoriel. La plupart de notre information concernant ces générateurs centraux de rythme viennent des animaux pour lesquels on peut isoler la moelle épinière et les muscles associés du reste de l’animal afin d’observer leur comportement coordonné.
Contrôle central du mouvement
Cortex moteur, Tronc cérébral, moelle épinière
Exécution du mouvementLe plus bas
Cortex moteur, cerveletDéfinition des paramètres du
mouvements Intermédiaire
Aires associatives du cortex
cérébral, ganglions de la base Définition des stratégies motrices
Supérieur
StructuresFonctionNiveau
Le cortex cérébrale
Cervelet
Aspect externe du cerveau: vue latérale
Cortex cérébrale
Tronc cérébral
Des termes de repère pour le cortex cérébrale
Sillon centralGyrus postcentral (Cortex
somatosensoriel)
(Cortex moteur) Gyrus précentral
Gyrus temporal supérieur
(Cortex auditif)
Scissure de Sylvius
Lobe pariétalLobe frontal
Lobe temporal
Lobe occipital
Lobe FrontalSe trouve antérieur au sillon centralImpliqué dans le raisonnement, planification, mouvement (cortex moteur), émotions, et résolution de problèmes.
Lobe PariétalSe trouve postérieur au sillon centralImpliqué dans la perception de stimuli associés au toucher, la pression, la température, et la douleur.
Lobe TemporalSe trouve au-dessous et latéralement par rapport a la Scissure de Sylvius.Impliqué dans la mémoire (hippocampe) et dans la perception et la reconnaissance de stimuli auditifs.
Lobe OccipitalSe trouve à l’arrière du cerveau, derrière le lobe pariétal et le lobe temporal. Impliqué dans de nombreux aspects de la vision.
L’anatomie du cortex cérébraleIl y a trois types d’aires corticales définis par rapport à leur fonction :
• Les aires motrices – envoient les commandes moteurs
• Les aires sensorielles – reçoivent les signaux sensorielles
• Les aires associatives – intègrent l’information venant de tous les aires sensorielles
Cortex moteur primaire
Aire motrice supplémentaire
Aire prémotrice
Aires motrices
Cortex visuel
Cortex somatosensoriel
Cortex auditif
Aires sensorielles
Aires associatives
substance grise (cortex cérébral; néocortex)
substance blanche
Substance grise – colorée par les noyaux
Substance blanche – colorée par la myéline des axones
corps calleux
Sillon cérébral longitudinal
Une coupe coronale des hémisphères cérébraux
Un principe important dans l’organisation du système nerveux: L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.
L’organisation somatotopique du cortex moteur chez l’homme
Quand le neurochirurgien Penfield examinait la surface corticale des patients épileptiques avec une électrode, il a observé que les mouvements restreints du corps pouvaient être provoqués en stimulant des endroits spécifiques du cortex moteur. La représentation spatiale du corps sur la carte corticale suivait l’organisation topographique du corps.
L’organisation somatotopique du cortex moteur chez l’homme
Plus de neurones et de muscles associés au pouce qu’aux orteils. Plus la surface corticale consacrée à une partie du corps est grande, plus fine sont les mouvements de cette partie.
Les aires motrices du cortex
• Cortex moteurs primaire (M1)Seuil bas pour déclencher l’activation musculaire. Se déclenche pendant les contractions musculaires.
• Aire prémotrice (APM)Contrôle de la musculature proximale. A un rôle dans la programmation motrice. Se déclenche avant le début du mouvement.
• Aire motrice supplémentaire (AMS) Contrôle de la musculature distale. Un rôle dans la programmation motrice. Se déclenche avant le début du mouvement.
Les Ganglions de la Base
Noyau caudé
Ganglions de la Base
Putamen
Globus pallidus
Les ganglions de la base
Pathologies associées aux ganglions de la base• La maladie de Parkinson
Cette pathologie est caractérisée par une hypokinésie c.à.d. par une réduction considérable de la capacité de réaliser des mouvements. Cette maladie est associée à une dégénérescence de la voie neuronale liant la substance noire au striatum.
• La chorée de Huntington
Une maladie héréditaire, progressive et mortelle, caractérisée par des mouvements hyperkinétiques et des dyskinésies c.à.d. des mouvements anormaux. Les examens anatomo-pathologiques révèlent des pertes neuronales très sévères dans le noyau caudé, le putamen et le globus pallidus.
Le cervelet
Le cervelet joue un rôle important dans l’apprentissage moteur
Le cervelet joue un rôle important surtout dans les mouvements inconscients très coordonnés tels que ceux nécessaires à faire du vélo. Les patients avec des lésions au cervelet ont des déficits d’exécutions de mouvements, par exemple, des tremblements pendant leurs mouvements. Contrairement aux patients atteints de la maladie de Parkinson, ces tremblements ne se manifesent pas pendant le repos. De plus, ils estiment mal la force nécessaire (trop ou pas assez) pour prendre des objets.
Vue latérale
Coupe médiosagittal
6. Cervelet cervelet
Les voies motrices descendant
Voies motrices descendantComment le cerveau communique-t-il avec les motoneurones de la moelle épinière? Les axones des neurones issus du cerveau empruntent deux systèmes majeurs pour atteindre la moelle épinière. L’un de ces deux systèmes emprunte la colonne latérale; l’autre la colonne ventromédian.
Système ventromédian
Système moteur latéral
Voies motrices descendant
Voies motrices descendant
Le système latéral est impliqué dans la réalisation des mouvements volontaires de la musculature distale; il est sous le contrôle direct du cortex cérébral.
Le système ventromédian est impliqué dans le contrôle de la posture et de la locomotion, et il se trouve sous la dépendance du tronc cérébral.
Voies motrices descendant
Système moteur latérale
• Faisceau corticospinal
• Faisceau rubrospinal
Système ventromédian
• Faisceau réticulospinal bulbaire
• Faisceau réticulospinal pontique
• Faisceau vestibulospinal
• Faisceau tectospinal
Le faisceau – un groupe d’axones
Coupe médiosagittal
1. Hemisphère cerebral
2. Le corps calleux
3. Thalamus
4. Mésencéphale
5. Pont
6.
7. Bulbe
1.
2.
3.
4. Mésencéphale
5. Pont
6.
7. Bulbe
Tronc cérébral
Le tronc cérébral est formé du méséncephale, le pont et le bulbe. Un dommage au tronc cérébral se traduit le plus souvent par la mort. Les fonctions autonomes associées à ce secteur, telles que la respiration, la digestion, le rythme cardiaque, la tension artérielle, l’éveil, etc., sont nécessaires à la survie de la personne.
Système moteur latérale
La voie corticospinale
1. Hemisphère cerebral – cortex moteur
2.
3.
4. Mésencéphale
5.
6.
7. Bulbe
8. Moelle Epiniere
La voie corticospinale
La voie corticospinal prend son origine au niveau du cortex cérébral et représente dans le système nerveux la voie la plus longue et l’une des plus importantes (106 axones).
A la jonction entre le bulbe et la moelle épinière la voie corticospinale présente une décussation. Ceci signifie que le cortex moteur droite commande les mouvements de la partie gauche du corps et que de la même manière, le cortex gauche commande la musculature de la partie droite du corps.
Le faisceau corticospinal croise d’un côté à l’autre au niveau bulbaire
La voie corticospinale
Système ventromédian
La voie vestibulospinale
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. Bulbe
Le faisceau vestibulospinal prend son origine au niveau des noyaux vestibulaires bulbaires (7)
Le faisceau vestibulospinal agit pour maintenir la tête en position correcte par rapport aux épaules pendant que le corps se déplace dans l’espace. Le faisceau vestibulospinal prend son origine au niveau des noyaux vestibulaires bulbaires (7) qui relaient l’information sensorielle issue des récepteurs vestibulaires de l’oreille interne. Ce système est important pour l’équilibre, la posture et la stabilité de la tête.
La voie vestibulospinale
La voie tectospinale
1.
2.
3.
4. Mésencéphale
5.
6.
7.
Le faisceau tectospinal prend son origine au niveau du colliculus supérieur du mésencéphale, recevant des informations directement depuis la rétine.
Le colliculus supérieur du tectum du mésencéphale est essentiel pour la réalisation des mouvements saccadiques très précis des yeux permettant de maintenir l’orientation du regard dans une direction choisie.
La voie tectospinale
Les voies réticulospinal pontine et bulbaire
1.
2.
3.
4.
5. Pont
6.
7. Bulbe
Les faisceaux réticulospinaux d’origine pontique et bulbaire prennent leur origine au niveau de la formation réticulée dans le tronc cérébral
Système sensoriel somatique
Les récepteurs sensorielsPour chacun des sens, des récepteurs sensoriels permettent de percevoir les stimuli provenant, entres autres, du milieu extérieur. Ces récepteurs constituent l’interface entre le milieu extérieur et le système nerveux
Par ex
L’oeil – les photorécepteurs
L’oreille – les récepteurs auditif
La peau et muscles – les récepteurs sensoriels somatiques
Le nez – les récepteurs olfactifs
Les récepteurs sensoriels transforment l’énergie de l’environnement en énergie électrique du système nerveux. Les types d’énergie transformés par les récepteurs sont les suivants
• l’énergie de la lumière – système visuel
• l’énergie mécanique – système somatosensoriel, système auditif• l’énergie chimique – système olfactif et système gustatif
Le système sensoriel somatique répond en fait à plusieurs types de stimuli
• le sens du toucher
• la perception de la température
• la position du corps dans l’espace – les propriocepteurs
• la douleur
Le sens du toucher
La peau peut être soumise à des vibrations, elle peut être pressée, piquée ou peut recevoir des coups, et ses poils peuvent être rasés ou tirés. Nous pouvons ressentir et distinguer entre ces stimulations différentes grâce à l’existence d’une variété de récepteurs mécaniques avec des caractéristiques de réponse différentes.
Les récepteurs sensoriels de la peau
Récepteur de Merkel
Corpuscule de Meissner
Corpuscule de Pacini
Corpuscule de Ruffini
Les récepteurs sensoriels du système somatique
• Ce sont des mécanorécepteurs – c.-à-d., sensibles à des stimuli mécaniques
• Le centre du récepteur est constitué de terminaisons nerveuses amyéliniques. Ces terminaisons nerveuses présentent sur leur membrane des canaux ioniques mécanosensibles.
• Ils sont unipolaires
CANAL IONIQUE Protéine située dans la membrane cellulaire, formant un canal que des ions spécifiques empruntent pour entrer et sortir de la cellule. Les canaux ioniques sont sélectifs - ils permettent à certains ions de passer et en empêchent d’autres.
CANAL IONIQUE
Les canaux ioniques ne restent pas constamment ouverts. Sous l’effet d’un stimulus, le canal pourrait s’ouvrir. Suivant le type de protéine, le stimulus peut être :
• un signal électrique• une stimulation mécanique • la fixation d’un agent chimique (par ex neurotransmetteur)
Classification des neurones selon le nombre de neurites
Unipolaire
Bipolaire
Multipolaire
Les récepteurs sensoriels de la peau
En accord avec la diversité des sensations, les différents types de mécanorécepteurs répondent préférentiellement à l’une ou à l’autre des stimulations. Elles se distinguent entre eux par :
• Leur aptitude à répondre à des stimulations répétées
• Leur réponse en fonction de fréquence de la stimulation
• La dimension de leur champ récepteur.
L’aptitude à répondre à des stimulations répétées
• Récepteur à adaptation rapide Les récepteurs qui répondent rapidement à la stimulation. Cependant, si cette stimulation est maintenue, ils arrêtent de se déclencher (l’adaptation), par ex corpuscule de Meissner ou de Pacini
• Récepteur à adaptation lenteIls gérèrent des réponses plus soutenues lorsque la stimulation est maintenue par ex récepteur de Merkel ou Terminaison de Ruffini
La vitesse d’adaptation de différents types de récepteurs sensoriels somatiques
Déplacement du stimulateur
Décharge axonal
Vibration et corpuscules de Pacini
La sélectivité des mécanorécepteurs dépend d’abord de la structure des terminaisons nerveuses qui lui sont associées.
Par exemple, le corpuscule de Pacini est organisé sur la base d’une capsule formée d’une série de 20 à 70 couches concentriques de tissue.
Si nous retirons la capsule du corpuscule de Pacini isolé, la terminaison nerveuse ainsi mise à nu devient moins sensible aux vibrations, mais devient, par contre, beaucoup plus sensible aux pressions maintenues.
Sensibilité à la fréquence
Les corpuscules de Pacini sont particulièrement sensibles aux vibrations de fréquence entre 200 et 300 Hz alors que les corpuscules de Meissner répondent plutôt autour de 50 Hz
Sensibilité à la fréquence
Champ récepteurUn champ récepteur est une zone sensorielle qui, lorsqu’elle est stimulée, modifie l'activité d'un neurone.
Les corpuscules de Meissner et les récepteurs de Merkel présentent des champs récepteurs de petite taille, de seulement quelques millimètres, alors que les corpuscules de Pacini et ceux de Ruffini ont des champs récepteurs plus larges pouvant couvrir jusqu’à un doigt entier ou même la moitié de la paume de la main.
Discrimination sensorielle
Le niveau de discrimination entre deux points varie d’un rapport d’au moins 1 à 20 entre les différentes parties du corps. C’est au niveau de l’extrémité des doigts que le pouvoir discriminatif est le plus élevé.
Pour rendre compte de cette faculté extrême de discrimination de l’index, il faut savoir que
3) c’est au niveau de l’extrémité des doigts que se trouve la plus forte densité en mécanorécepteurs;
5) les extrémités des doigts possèdent principalement des mécanorécepteurs à champ récepteur restreint.
3) les régions de cerveau impliquées dans le traitement de l’information sensorielle venant de cette partie de la peau sont beaucoup plus importantes relativement, que pour d’autres parties du corps.
Les afférences somatosensorielles
Les axones qui transfèrent l’information issue des récepteurs sensoriels à la moelle épinière sont les afférences somatosensorielles. Les propriétés de ces axones, et en particulier leur diamètre, dépendent des récepteurs sensoriels auxquels ils sont associés.
Les afférences somatosensorielles
• axones I a,b – propriocepteurs du muscle
• axones Aβ – mécanorécepteur de la peau pour le sens du toucher
• axones Aδ – récepteur de la peau pour la douleur et la température
• axones C - récepteur de la peau pour la douleur, la température et les démangeaisons.
Ia, b Aβ Aδ C
Les afférences somatosensorielles envoient des signaux vers le cerveau par des nerfs spinaux mixtes
Les neurones sensoriels, qui relaient l’information relative au sens du toucher de la peau, pénètrent dans la moelle épinière au niveau de la corne dorsale, puis se divisent. Certaines branches de l’axone se terminent au niveau de la corne dorsale et font synapse avec les interneurones. Les autres branches cheminent vers le cerveau.
Voies des colonnes dorsales-lemnisque médian
C’est la voie principale qui véhicule les informations relatives au toucher et à la proprioception de la périphérie au cortex.
La branche ascendant des fibres Aβ représentant les fibres sensorielles de gros diamètre, pénètre au niveau de la colonne dorsale de la moelle épinière.
Les axones des colonnes dorsales se terminent à la jonction entre le bulbe et la moelle épinière.
Voies des colonnes dorsales-lemnisque médian
A niveau du tronc cérébral l’information sensorielle est encore représentée uniquement ipsilatéralement. Mais les axones au niveau de bulbe décussent. A partir de ce moment-là, le système sensoriel somatique d’une cote du cerveau est impliqué dans le traitement des informations sensorielles issues de l’autre cote du corps (coté contralatéral).
Ipsilatérale – sur le même coté du corpsContralatérale – sur le coté du corps opposé
Voies des colonnes dorsales-lemnisque médian
Neurones du cortex sensoriel
Moelle epiniere
Bulbe
Les axones des voies des colonnes dorsales-lemnisque médian croisent d’un côté à l’autre au niveau bulbaire
1. Cortex somatosensoriel
2.
3. Thalamus
4.
5.
6.
7. Bulbe
Voies des colonnes dorsales-lemnisque médian
Le thalamusLes axones issus des neurones des noyaux des colonnes dorsales traversent le bulbe et ses axones se terminent dans le thalamus. En fait aucun type d’information sensorielle n’atteint directement le cortex sans relais thalamique (à l’exception de l’information olfactive).
1.
2.
3. Thalamus (« porte au cortex)
4.
5.
6.
7.
Le thalamus
Les neurones du thalamus projettent vers le cortex somatosensoriel primaire. Le cortex somatosensoriel est localisé au niveau du lobe pariétal. Le cortex somatosensoriel consiste en :
Le cortex somatosensoriel primaire S1 – aires 1, 2, 3a, 3b
Le cortex somatosensoriel secondaire S2
Le cortex pariétal postérieur – aires 5, 7
Cortex somatosensoriel
Les aires du cortex somatosensoriels• Ses neurones répondent de façon intense aux stimuli somatosensoriels (mais pas aux autres types d’informations sensorielles)
• Les lésions de ces aires affectent les sensations somatiques
• La stimulation électrique de cette aire cortical évoque des sensations sensorielles somatiques.
Complexité d’information
Primaire → Secondaire → AssociativeS1 S2 Pariétal
Un principe important dans l’organisation du système nerveux: L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.
Somatotopie du cortex somatosensoriel
La carte somatotopique• La carte n’est pas toujours continue
• La carte ne reproduit pas à l’échelle les différentes parties du corps humain. La représentation corticale relative de chacune des parties du corps est corrélée avec la densité et l’importance des informations sensorielles issue de chacune d’entre elles.
Pour rendre compte de cette faculté extrême de discrimination de l’index, il faut savoir que les régions de cerveau impliquées dans le traitement de l’information sensorielle venant de cette partie de la peau sont beaucoup plus importantes relativement, que pour d’autres parties du corps.
L’organisation laminaire du cortex cérébral
substance grise (cortex cérébral; néocortex)
substance blanche
Substance grise – colorée par les noyau
Substance blanche – colorée par le myéline des axones
L’organisation laminaire du cortex cérébral Dans le néocortex les corps cellulaires des neurones sont répartis en six couches – Les couches de cellules sont numérotées en chiffres romains I, II, III, IV, V et VI commençant à la pie-mère vers la substance blanche.
Les méninges
Le SNC composé de la partie du système nerveux enfermée dans le crâne et la colonne vertébrale, n’est pas en contact direct avec l’os qui l’entoure. Il est protégé par trois membranes appelées méninges. Ces trois membranes sont
la dure-mère l’arachnoïde la pie-mère
La pie-mère est séparée de la membrane arachnoïdienne par un espace rempli de liquide – le liquide céphalorachidien (LCR).
Système ventriculaire
Le cerveau comprend des cavités remplies de liquides, et le réseau des canaux situés à l’intérieur du cerveau forme le système ventriculaire. Ce liquide est le liquide céphalorachidien (LCR).
les ventricules
Les faisceaux réticulospinaux d’origine pontique et bulbaire
Le faisceau réticulospinal pontique exerce une action facilitatrice sur les réflexes antigravitaires aux niveau de la moelle épinière. Son action se traduit par une facilitation de l’activité des muscles extenseurs des membres inférieurs.
Le faisceau réticulospinal d’origine bulbaire exerce des effets inverse: il libère des muscles antigravitaires des activités réflexes.
