LES FONCTIONS SENSORIELLES DEUXIEME PARTIE LES FONCTIONS SENSORIELLES ET MOTRICES Plan de la partie 1. Généralités sur les systèmes sensoriels et moteurs 2. La vision (orthoptie) 3. L'audition (audio, orthophonie) 4. La somesthésie (kiné, psychomot, ergo) 5. L’équilibre et la posture (orthoptie, kiné, psychomot, ergo, audio) 6. La motricité et le contrôle moteur (kiné, psychomot, ergo) 7. L'oculomotricité (orthoptie, kiné, psychomot, ergo, audio) 8. Les schémas corporels (orthoptie, kiné, psychomot, ergo)

Généralités sur les systèmes sensoriels et moteurs Plan du cours 1. Les fonctions sensorielles 2. Les fonctions motrices 3. Organisations sensori-motrices

SYSTEMES INTEGRES (ASSOCIATIFS) SYSTEMES SENSORIELS SYSTEMES INTEGRES (ASSOCIATIFS) récepteurs voies sensorielles voies motrices effecteurs SYSTEMES MOTEURS entrées sensorielles comportements moteurs fonctions cognitives analyses sensori-motrices primaires

NOYAUX PROFONDS CERVELET cortex moteur primaire cortex sensitifs primaires THALAMUS NOYAUX PROFONDS CERVELET THALAMUS audition somesthésie vision

1. Les fonctions sensorielles 1.1. La sensation La sensation permet à l’organisme de recueillir des informations du milieu extérieur (extéroception) et du milieu intérieur (intéroception) de façon consciente ou inconsciente. ► La vision ► L’audition ► L’olfaction ► La gustation ► Le toucher … et le niveau d’éclairement … et l’équilibre sens chimiques … plutôt la somesthésie (soma = corps) = sensibilités mécanique (tactile et proprioceptive), douloureuse et thermique + sensibilité viscérale (aussi chimique)

La sensation est un processus de détection, de transduction et de transmission au cerveau de l’information provenant du milieu externe et du milieu interne La perception est un processus de sélection, d’organisation et d’interprétation des données sensorielles en représentations mentales utilisables.

1.2. Organisation générale PERCEPTION cortex associatifs  cortex sensitif primaire (couche IV)  voies ascendantes SENSATION thalamus (exceptée olfaction)  voies ascendantes TC et/ou ME moelle épinière, tronc cérébral  voies ascendantes (nerfs) organes périphériques (cellules transductrices) SNP

1.3. Les récepteurs sensoriels Ce sont les cellules présentes dans les organes périphériques et qui sont responsables de la transduction Les récepteurs sensoriels humains sont sensibles à une caractéristique précise de l’environnement : ► Photorécepteurs : vision, détection luminance ► Mécanorécepteurs : toucher, proprioception (statesthésie = posture, kinesthésie = mouvements), audition, équilibre ► Thermorécepteurs ► Chémorécepteurs : gustation, olfaction ► Nocicepteurs mécaniques ou polymodaux (thermique, mécanique et chimique)

Ce sont donc des cellules (parfois des neurones) spécialisées : Mécanorécepteurs : Photorécepteur : Chémorécepteurs :

Les récepteurs sensoriels sont souvent sensibles à une zone spatiale : champ récepteur

1.4. Les voies sensorielles Vision : Rétine (œil)  Thalamus (CGL)  Cortex (V1)

Encart méthodologique : la neuroanatomie Les traceurs rétrogrades & antérogrades  révèle les connexions messages nerveux messages nerveux

Encart méthodologique : la neuroanatomie Les traceurs rétrogrades & antérogrades ex : la péroxydase de raifort (rétrograde)‏ Site d’injection thalamus (CGL) rétine (faible grossisst) rétine (fort grossisst)‏

Audition : Cochlée (oreille)  Tronc cérébral  Thalamus (CGM)  Cortex (A1)

Encart méthodologique : la neurophysiologie L’électroencéphalographie (EEG)‏ Enregistrement de l'activité électrique de populations neuronales  somme des activités post-synaptiques  avec électrodes sur le scalp 0 µV - + référence 15

Encart méthodologique : la neurophysiologie La magnétoencéphalographie (MEG)‏ Mesure des variations du champ magnétique produit par les neurones pas de distorsion des champs et + de capteurs que l’EEG = permet une meilleure recherche des sources intracérébrales 16

Encart méthodologique : la neurophysiologie L’EEG et la MEG‏  caractérisation des états de vigilance  Identification de pathologies (épilepsie) 17

Encart méthodologique : la neurophysiologie Les potentiels évoqués EEG (ou MEG) + stimulation sensorielle Visualisation des réponses cérébrales provoquée par un stimulus particulier EEG  moyennage des réponses =  activité neuronale aléatoire  réponses évoquées par le stimulus PE 18

Encart méthodologique : la neurophysiologie Les potentiels évoqués auditifs précoces et de latence moyenne = reflet du « parcours » d’un stimulus, des organes sensoriels jusqu’aux aires corticales  applications cliniques 19

(noyau des colonnes dorsales et noyau du trijumeau) Somesthésie : Peau Muscles Articulations Tendons  ME  TC  Thalamus (VPL/M)  Cortex (S1) (noyau des colonnes dorsales et noyau du trijumeau) synapse puis décussation = voie lemniscale = sensibilité mécanique

= voie extra-lemniscale = sensibilité thermique et douloureuse Ganglion spinal Nerf spinal Racine dorsale Colonne antéro-latérale Corne synapse (ME) puis décussation = voie extra-lemniscale = sensibilité thermique et douloureuse

Noyau du faisceau solitaire (TC) Cortex (insula et opercule frontal) Gustation : Noyau du faisceau solitaire (TC) Cortex (insula et opercule frontal) Langue   Thalamus (VPM) 

Bulbe olfactif (Cortex) Olfaction : Cortex piriforme Amygdale Cortex entorhinal Épithélium olfactif Bulbe olfactif (Cortex)  

2. Les fonctions motrices 2.1. La motricité La motricité permet à l’organisme d’agir sur son environnement extérieur et intérieur de façon consciente ou inconsciente ► Motricité viscérale ► Réflexes et locomotion ► Posture pour maintien de l’équilibre ► Oculomotricité ► Mouvements volontaires complexes interaction sensorielle importante Motricité = exécution du mouvement Contrôle moteur = déclenchement et coordination du mouvement Fonctions exécutives = préparation/planification/intention du mouvement (dans la cognition)

 voies descendantes 2.2. Organisation générale cervelet cortex FONCTIONS EXECUTIVES cervelet ganglions base cortex prémoteurs CONTRÔLE MOTEUR thalamus cortex moteur primaire (couche V) TC et/ou ME MOTRICITE  voies descendantes tronc cérébral, moelle épinière  voies descendantes organes périphériques SNP

2.3. La jonction neuromusculaire Correspond à la projection des motoneurones (spinaux ou crâniens) sur les fibres d’un muscle = soma dans ME ou TC MOTRICITE SENSATION

2.4. Les voies descendantes Les motoneurones (ME et TC) sont contrôlés par :  Le tronc cérébral : • noyaux vestibulaires, formation réticulaire  posture • noyau rouge  mouvements bras (proximaux) • colliculus supérieur  orientation tête et yeux  Le cortex moteur primaire :  projections directes (sur moto-neurones de la ME ou noyaux crâniens) exécution précise des mouvements volontaires complexes  projections indirectes (par formation réticulaire et noyau rouge)‏ maintien de la posture durant les mouvements volontaires

= posture, oculomotricité = mouvements bras noyaux du TC nuque yeux moelle moelle muscles axiaux organisation somatotopique muscles proximaux membres supérieurs = posture, oculomotricité = mouvements bras

cortex moteur primaire (M1) = voie pyramidale

2.5. Le déclenchement du mouvement Boucle sous-corticale : cortex  ganglions de la base  thalamus Une forte inhibition du thalamus empêche tout mouvement non souhaité  mouvement = levée de l’inhibition du thalamus inhibition 30

afférentes et efférentes 2.6. La coordination du mouvement Par le cervelet = faisceaux de fibres afférentes et efférentes info sensorielle et motrice info motrice  connexions avec cortex (programme moteur), tronc et moelle (sensation)‏ Le cervelet détecte la différence (« erreur motrice ») entre le mouvement prévu et le mouvement réalisé, et la corrige 31

3. Organisations sensori-motrices 3.1. Organisation anatamo-fonctionnelle de la moelle épinière messages ascendants (somesthésie) messages descendants (moteurs) Pour les fonctions somesthésiques et motrices  organisation antéro-postérieure dans les cordons : messages mixtes dorsal  organisation antéro-postérieure dans les cornes : douleur thermique 32

 organisation rostro-caudale des afférences et efférences :  organisation médio-latérale des afférences et efférences : membres inférieurs supérieurs 33

3.2. Organisation anatamo-fonctionnelle du tronc cérébral Organisations médio-latérale et rostro-caudale pour les fonctions sensorielles et motrices caudal rostral  cou, épaule  face = médians latéraux 34

3.3. Organisation anatamo-fonctionnelle du thalamus Certains noyaux sont des relais sensori-spécifiques ou moteur-spécifiques vision  corps genouillé latéral audition  corps genouillé médian somesthésie  complexe ventro-postérieur (aussi gustation et équilibre) motricité  noyau ventro-antérieur et ventro-latéral 9 = noyau ventral latéral 13 = pulvinar Ils projettent sur des cortex sensori-spécifiques ou moteur-spécifiques

Olfactory cortex (piriforme, entorhinal) 3.4. Organisation anatamo-fonctionnelle du cortex Cortex sensoriels primaires et cortex moteur primaire Motor cortex Gustatory cortex (insula) Olfactory cortex (piriforme, entorhinal) Le codage est de nature spatiale (organisation topographique) et temporelle (fréquence des PA)

Encart méthodologique : la neurophysiologie La stimulation corticale électrique Penfield  observation des effets ou recueil de l’expérience du sujet scissure de Rolando Gyrus précentral (lobe frontal)‏ Gyrus postcentral (lobe pariétal)‏  carte fonctionnelle des cortex moteur et somesthésique 37

Encart méthodologique : la neurophysiologie La stimulation magnétique transcrânienne champ magnétique  champ électrique modification de l'activité neuronale Utilisée pour certains diagnostiques, comme thérapie ou comme lésion réversible (pour connaître la fonction d’une structure)‏ 38

3.4.1. Le codage spatial de l’information Somatotopie du cortex somethésique primaire et du cortex moteur primaire = correspondance entre territoires corticaux et parties du corps médian latéral latéral médian  organisation retrouvée aussi dans le thalamus

Visuotopie du cortex visuel primaire = correspondance entre territoires corticaux et positions spatiales V1 Point de fixation  organisation retrouvée aussi dans le thalamus

= disposition en bandes de même fréquence Tonotopie du cortex auditif primaire = correspondance entre territoires corticaux et fréquences des sons = disposition en bandes de même fréquence  organisation retrouvée aussi dans le thalamus

3.4.2. Le codage temporel de l’information Par exemple, dans la cochlée (audition) : Son sinusoïdal pivotement stéréocils des cellules ciliées dans un sens puis l’autre potentiel de récepteur sinusoïdal dans la cellule ciliée