1

Les récepteurs et système sensoriel somatiquePurves et al. (2003) Chapitre 8

– Intégration sensorielle: sensation et perception– les récepteurs

• le seuil absolu• le seuil différentiel• relation intensité-sensation

– le système somesthésique– les fibres sensorielles– les voies somesthésiques

Intégration sensoriellen Les étapes de l’intégration sensorielle

– 1. les récepteurs réagissent à la stimulation

– 2. informations acheminée vers les centres nerveux

– 3. extraction des caractéristiques de la stimulation

– 4. les influx décodés s’intègrent à d ’autres signaux ou à la mémoire pour donner la perception

Du récepteur à la perception

n Un récepteur code certaines caractéristiques du stimulus– intensité– durée– position– et même direction

n Le système nerveux doit décoder l’information de plusieurs récepteurs à la fois et transformer cette information et l’utiliser pour générer une perception cohérente du stimulus.

Distinction SENSATION vs. PERCEPTION

n SENSATION : donnée physiologique résultant d ’une excitation et produisant un influx nerveux afférent

n PERCEPTION : prise de conscience psychologique des caractéristiques et propriétés de la stimulation et à sa désignation

Les récepteursn Extérocepteurs

– récepteurs à distance• œil• oreille• nez

– récepteurs contact• peau• goûter

n Propriocepteurs• dans les muscles• tendons• articulation• peau• oreille interne- corps dans l ’espace

n Intérocepteurs• dans les organes ou viscères internes ex. pression sanguine

Du point de vue de l’énergie à laquelle ils répondent, les récepteurs peuvent être regroupés : n Mécanorécepteurs

– pression• peau

– Étirement, position, kinesthésie• muscles, tendons, articulations,

labyrinthe– vibration

• oreillen thermorécepteurs

– températuren nocicepteurs

– douleurn chémorécepteurs

– composés chimiques• nez, bouche

n photorécepteurs– photon

• œil

2

Fig 8.2

Les récepteurs ont deux modes de réaction à l’excitation Les récepteurs ont deux modes

de réaction à l ’excitationn Adaptation rapide

– phasiques– sensibles à l ’activité transitoire– produisent un influx nerveux au début de la stimulation,

s ’arrêtent et s ’actives à nouveau lors de la suppression de la stimulation

n Adaptation lente– toniques– déchargent pendant toute la durée de la stimulation

n Les deux types de récepteurs permettent d’apprécier les changements et la permanence des stimulations

Les récepteurs sont spécifiques

n La qualité sensorielle dépend du type de récepteur stimulé.– Par exemple, la stimulation électrique de

l ’axone va générer une sensation semblable à la stimulation naturelle du récepteur.

Le récepteurs est un transducteur

n Réagit à un stimulus spécifique (énergie physique) et transforme cette énergie en une énergie électrique (potentiel générateur).

Production d ’un potentiel générateur

– L’amplitude du potentiel générateur varie selon • l ’intensité de la stimulation• sa vitesse d ’application• la forma d ’adaptation du récepteur

Codage de l’intensité de la stimulation

n Codage de fréquence– lorsque l ’intensité du stimulus croît, la

fréquence de décharge de la fibre sensorielle augmente

n Codage de nombre de récepteurs– l ’augmentation de l ’intensité du stimulus

se traduit par un plus grand nombre de récepteurs sollicités

3

100

50

02 3 4 5 6 7 8 9

1

Signal perçu

Signal non-perçu

Intensité du signal

Seuil absolu

% d

e d

étec

tio

n

Seuil absolun Intensité minimale qu’un stimulus doit avoir pour qu’un sujet

puisse le détecter. Si non le stimulus est subliminal ou infraliminal

Seuil absolu

n Varie selon certaines conditions:– le sujet, son état d’éveil…– partie du corps où le stimulus est appliqué– durée d’application du stimulus– milieu environnant (bruit, lumière..)

Seuil différentiel

n La plus petite nuance détectée entre deux stimuli de même nature, mais d’intensité différente.

n loi de WEBER∆I = k*I

I = intensité du stimulusk = une constante

Loi de Weber

n Par exemple, si k est égal à 0,05, – poids de 10 kg devra être augmenté de 0,5 kg– poids de 50 kg devra être augmenté de 2,5 kg – pour que le second stimulus soit différencié du

premier.

Relation intensité du stimulus-sensation

n Ce n ’est pas une relation linéairen Loi de FECHNER

S =K * log I

S = intensité de la stimulationlog I = logarithme de l’intensité physique

du stimulusK = une constante

Courbe Sensation vs. Intensité

S =K log I

Intensité du stimulus (I)

Inte

nsité

de

la s

ensa

tion

(S)

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49

K = 1

K = 5

K = 10

4

Le système somesthésique

n Catégorie collective pour tous les sensations autres que: – vue, – audition, – goûter, – odorat– sens vestibulaire de l ’équilibre. Note: pour

certains auteurs le sens vestibulaire fait partie du système somatosensoriel.

Le système somesthésiquen Unique : Les récepteurs sont distribués à

travers tout le corps et répondent à différents stimuli.

n 2 sous-systèmes– stimuli mécaniques

• toucher léger• vibration• pression

– stimuli douloureux et de la température

Les récepteurs somesthésiquescutanés et sous-cutanésn peuvent être classés en trois

grandes classes selon leur fonction– mécanorécepteurs– nocicepteurs– thermorécepteurs

Ø stimuli mécaniques

Ø stimuli douloureux et de la température

Les récepteurs somesthésiquescutanés et sous-cutanés

n peuvent être classés en deux grandes classes selon leur morphologie– encapsulés– terminaisons libres

Ø stimuli mécaniquesØ stimuli douloureux et

de la température

La peau

n Elle est la frontière entre le milieu interne et externe.

n Aspect glabre ou pileux.n la surface de la peau atteint 2m2 chez

l ’adulte.– contient des récepteurs

• mécaniques • excitations thermiques• nociceptives

Les récepteurs cutanées

n Distribution variable selon que la peau est glabre ou pileuse

n Il sont contenus dans la peau– épiderme– derme– hypoderme

n récepteur à l ’extrémité d ’une fibre nerveuse dont le corps cellulaire est localisé dans un ganglion spinal.

5

Les récepteurs de la peau

Fig 8.3

Terminaison libreCorpuscule de Pacini

Corpuscule de Meissner

Disque de Merkel

Corpuscule de Ruffini

Épiderme

Derme

Peau glabre (non pileuse)

Dans la peau pileuse s’ajoutent les récepteurs pileux

Disque deMerkel

Bordure entrel ’épi- et le derme

Terminaisonlibre

Corpusculede Meissner

RécepteurPileux

Corpuscule de Pacini

Terminaison de Ruffini

n Micro-neuronographie:Ø enregistrement de fibres sensorielles dans les nerfs

du brasLe champ récepteur d ’un neurone somesthésique

n région cutanée dans laquelle un stimulus tactile évoque une réponse sensorielle– corps cellulaire– ou de l’axone s ’il s ’agit d ’une fibre

afférente en périphérie

n Champs récepteursØde dimensions

différentespour les afférences reliées aux corpuscules de Pacini ou de Meissner

n Adaptation des récepteurs de la peau

Lente

Rapide

Petit Grand

Ada

ptat

ion

Champ récepteur

Décharge del’axone

Stimulus

Disque de Merkel

Corp. de Pacini

Corp de Ruffini

Corp. de Meissner

6

Réponse aux vibrationsSe

uil,

dépl

acem

ent

méc

aniq

ue d

e la

pea

u (µ

m)

Fréquence du stimulus (Hz)

30-50 Hz

250-350 Hz

§ Un récepteur à adaptation rapide (corpuscule de Pacini)

§ Dénudé de sa capsule, il se comporte comme un récepteur à adaptation lente.

Ø Werner Loewenstein à Columba Universitydans les années 60.

En résumé:n Récepteurs toniques à adaptation lente

signalant la durée de la stimulation:– Disques tactiles de Merkel (épiderme)– Corpuscule de Ruffini (derme)

n Récepteurs phasiques à adaptation rapide signalant les variations de la stimulation:– Corpuscule de Meissner (derme)– Corpuscule de Pacini (hypoderme)

Discrimination de deux points sur la peau

n Seuil de discrimination: le plus petit écart nécessaire pour que soient jugées distinctes deux indentations cutanées simultanées (les pointes d ’un compas par exemple)

n Plus ou moins précise selon la région du corps.

Sensibilité différentielle de la surface du corps aux stimuli mécaniques

n Seuil de discrimination tactile varie d ’un endroit du corps à l ’autre

n Discrimination maximale au niveau des doigts

n Minimale au niveau des jambes, dos et bras.

Fig 8.4

L’exploration tactile

n Les mains remplissent cette fonction– saisie et manipulation d ’objets– mouvement dur une surface

• identification de la texture– toucher actif = perception tactilo-

kinesthésique ou haptique• interaction dynamique entre les signaux

moteurs et sensoriels

7

Proprioception

récepteurs sensibles à soi-même...

Les mécanorécepteurs proprioceptifs

n Autre catégorie de récepteurs qui fournit des information sur les forces mécaniques qui on leur origine sur lecorps lui-même– PROPRIOCEPTEURS

• sensibles à soi-même• récepteurs localisés dans

– les muscles– les tendons– les articulations

Fig 8.6

Dans les muscles:Øle fuseau neuromusculaire

Les fibres sensoriellesAα AδAβ C

Propriocepteurs des muscles

DouleurTemp.

Mécanorécepteursde la peau

DouleurTemp.

Groupe I Groupe II Groupe III Groupe IV

Purves et al., 1999; p. 149

Chaque racine sensitive contient des fibres sensorielles reliées à une partie de la peau.

Cette partie de la peau s ’appelle un: DERMATOME.

8

Fig 8. A

Les dermatomes Les voies nerveuses

n Le système des colonnes dorsale-lemnisque médian– Sensibilité tactile discriminatoire

• toucher léger• vibration• pression

n Le faisceau spinothalamique– Douleur, température et sensibilité

tactile diffuse

Le système des colonnes dorsale-lemnisque médian, principale voie somesthésique

n Voies ascendantes des colonnes dorsalesn Sensibilité tactile discriminatoire (ou

épicritique).n S’arrêtent au thalamus noyau ventro-

latéral postérieur – collatérales dans la formation réticulée

Colonnes dorsalesVers le cerveau

Corne dorsale

Corne ventraleZone intermédiaire

Le système des colonnes dorsale-lemnisquemédian: principale voie somesthésique

Noyau GracileNoyau Cuneiforme

Colonnes dorsales

Thalamus: noyau ventro-postérieur

Lemnisque médian

Bulbe rachidien

Aire somesthésiqueprimaire (S1)

Noyaux des colonnes dorsales

n Noyau Gracile (ou de Goll)– sensibilité tactile discriminatoire des

membres inférieurs et de la partie basse du tronc

n Noyau Cunéiforme (ou de Burdach)– sensibilité tactile discriminatoire des

membres supérieurs et de la partie supérieure du tronc

9

n stimuli mécaniques• toucher léger• vibration• pression

Le système des colonnes dorsales-lemnisque médian, principale voie somesthésique

Fig 8.7

Le thalamus somesthésiquen Le complex ventral-postérieur

– noyau ventro-postéro-latéral

Projections somesthésiques dans le gyrus post-central

n Homonculus sensitifn Organisation

somatotopique– les régions voisines du

corps correspondent à des régions voisines des aires corticales

n Homonculus sensitifn Informations qui

proviennent de l ’autre côté du corps

n Projection topographique : La face et les mains occupent une partie importante de l ’aire sensorielle.

Fig 8.8

Les aires sensoriellesn Homonculus sensitif se

retrouve de façon identique dans les aires 1,2,3

n Les aires primaires sont indispensables pour la reconnaissance de l’origine et de l ’amplitude des stimulations– cutané

• aire 3b: adaptation lente• aire 1: adaptation rapide

– proprioception • aire 3a: fuseaux• aire 2: récepteurs

articulaires et cutanés

Aire somesthésiqueprimaire

Aire somesthésiquesecondaire

Scissure centrale

10

L’information de la face

n La division trigéminale de la sensibilité mécanique transmet les information en provenance de la face

Fig 8.5 b

Système somesthésique trigéminal

n système somesthésique trigéminal– nerf trijumeaux (nerf crânien 5)

• afférences innervation de la face de la tête y compris les dents

• projections au noyau principal (mécanoréception)

• vers le noyau ventro-postéro-médian du thalamus

• vers le cortex somesthésique comme pour les informations du reste du corps

Stimuli douloureux et de la températuren Les nocicepteurs

– nocere latin pour faire mal

– terminaisons libres– Les fibres de la

douleur conduisent lentement car elle sont souvent non-myélinisées

Trois catégories de nocicepteurs cutanés

n nocicepteurs mécaniques du groupe Aδn nocicepteurs mécano-thermiques du

groupe Aδn nocicepteurs polymodaux du groupe C

11

Fig 9.2 n Douleur rapide (primaire)

– bien localisée– fibres Aδ

n Douleur lente (secondaire)– délai plus grand – plus longue durée– fibres C

Récepteurs à la température

Fréq

uenc

e de

déc

harg

e H

z

Température de la peau oC

Récepteur à la chaleur

Récepteur au froid

Température de la peau oC

Les voies centrales de la douleur et de la température

Le faisceau spinothalamique

Faisceau spinothalamique

n aussi appelé système extra-lemniscaln Voies ascendantes spino-thalamiques dans

les colonnes antéro-latérales:– Douleur, température et sensibilité tactile

diffuse (ou protopathique).– Projection au thalamus noyau ventro-postérieur

et les noyaux intralaminaires .– projections plus diffuses que pour le système

lemniscal au thalamus et au cortex cérébral.– collatérales dans le tronc cérébral (formation

réticulée).

Le système spinothalamique

Voie spinothalamique antérieureØtempérature et douleur

Voie spinothalamique latéraleØsensibilité tactile protopathique ou diffuse

Zone de Lissauer

Vers le cerveau

Voies spinothalamiques

Racine ventrale

Racine dorsale

Fibre C

Le système spinothalamique

12

Noyaux du thalamus

n Les voies spinothalamiques se terminent dans les noyaux ventro-postérieur et intralaminaires du thalamus

Noyaux intralaminaires

Noyau ventro-postérieur

Douleur orofacialen Les informations

sensorielles du visage et de la tête sont acheminées par le système du trijumeaudans le tronc cérébral.

n Premier relais dans le noyau spinal dutrijumeau (douleur)

Lemnisquemédian

Thalamus

Bulbe

MoelleNoyaux des

colonnesdorsales

Fibre sensorielle

Voie Spino-

thalamique

Fibre sensorielle

Colonnesdorsales

VOIELEMNISCALE

VOIE EXTRALEMNISCALECortex

cérébral

Toucher, vibration, discrimination, proprioception

Douleur, température

Voies descendantes qui contrôlent la douleur

Moelle épinière

Noyaux du Raphé

Bulbe rachidien

Corne dorsale

Mésencéphale

Substance grise péri-aqueductal

Fig 9.5

ThéorieThéorie dede contrôlecontrôle de lade la douleur ditedouleur dite du “du “portillonportillon””

G

SG

P

Système d’action

Contrôle cognitif

Contrôle inhibiteur descendant

Système de contrôle du portillon

T