Les sensations Purves et coll. Chapitre 8

Les récepteurs et système sensoriel somatique 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 Purves et coll. Chapitre 8

Intégration sensorielle Les étapes de l’intégration sensorielle 1. les récepteurs réagissent à la stimulation 2. informations acheminée vers les centres nerveux

Intégration sensorielle 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 Un récepteur code les caractéristiques du stimulus Modalité; localisation; intensité; propriété temporelle 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 SENSATION : donnée physiologique résultant d’une excitation et produisant un influx nerveux afférent PERCEPTION : prise de conscience psychologique des caractéristiques et propriétés de la stimulation et à sa désignation

Stimulus physique vs. Perception Ondes électromagnétiques de différentes fréquences = couleurs Ondes de pression provenant de la vibration d’objets = sons, musique, mots Composés chimiques dissous dans l’air = odorat Composés chimiques dissous dans des liquides = goût

Stimulus physique vs. Perception Les couleurs, tonalités, odeurs et les goûts sont une création du cerveau à partir d’expériences sensorielles. Ces sensations n’existent pas hors du cerveau.

d’influx électriques interprétés par le cerveau »  Qu’est ce que le réel? « Le réel est un ensemble d’influx électriques interprétés par le cerveau » Morpheus (1999) La perception est une création du cerveau à partir de stimuli physiques Gossard,J.-P. 2002

Les récepteurs captent les informations sensorielles Stimuli physiques

Un récepteurs est un transducteur Il réagit à un stimulus physique spécifique (énergie physique) et transforme cette énergie en une énergie électrique (potentiel générateur).

Les stimuli physiques possèdent 4 caractéristiques principales: Modalité Localisation Intensité Propriété temporelle

Modalité Définie par la classe de stimulus Énergie transmise par le stimulus et les récepteurs spécialisés pour répondre à cette énergie Les récepteurs et les voies centrales constituent un système sensoriel qui donne naissance à une sensation particulière: toucher, goût, vision, odorat

Classification selon l’énergie à laquelle répondent les récepteurs : Mécanorécepteurs pression peau étirement, position, kinesthésie muscles, tendons, articulations, labyrinthe vibration oreille Thermorécepteurs température Nocicepteurs douleur Chémorécepteurs composés chimiques nez, bouche Photorécepteurs photon œil

Les récepteurs sont spécifiques La qualité sensorielle dépend du type de récepteur stimulé. La stimulation électrique de l’axone va générer une sensation semblable à la stimulation naturelle du récepteur.

Les stimuli physiques possèdent 4 caractéristiques principales: Modalité Localisation Intensité Propriété temporelle

Du point de vue de la localisation des stimuli, les récepteurs peuvent être regroupés en: Extérocepteurs récepteurs à distance œil oreille nez récepteurs contact peau goûter Propriocepteurs dans les muscles tendons articulation oreille interne- corps dans l ’espace Intérocepteurs dans les organes ou viscères internes ex. pression sanguine

Localisation Le sous-ensemble de récepteurs qui sont activés dans un système sensoriel particulier. Organisation topographique dans les cortex sensoriel

Organisation topographique dans les voies nerveuses sensorielles

Les stimuli physiques possèdent 4 caractéristiques principales: Modalité Localisation Intensité Propriété temporelle

Intensité Codage de fréquence Codage du nombre de récepteurs lorsque l’intensité du stimulus croît, la fréquence de décharge de la fibre sensorielle augmente Codage du nombre de récepteurs l ’augmentation de l’intensité du stimulus se traduit par un plus grand nombre de récepteurs sollicités

Production d’un potentiel générateur L’amplitude du potentiel générateur varie selon L’intensité de la stimulation Sa vitesse d’application La forme d’adaptation du récepteur

Codage de fréquence lorsque l’intensité du stimulus croît, la fréquence de décharge de la fibre sensorielle augmente

Codage du nombre de récepteurs l ’augmentation de l’intensité du stimulus se traduit par un plus grand nombre de récepteurs sollicités

Les stimuli physiques possèdent 4 caractéristiques principales: Modalité Localisation Intensité Propriété temporelle La rapidité à laquelle l’énergie captée par le récepteur est conservée ou perdue.

Les récepteurs ont deux modes de réaction à l’excitation

Les récepteurs ont deux modes de réaction à l’excitation Adaptation rapide phasiques sensibles à l’activité transitoire produisent un influx nerveux au début de la stimulation, s’arrêtent et s’activent à nouveau lors de la suppression de la stimulation Adaptation lente toniques déchargent pendant toute la durée de la stimulation Les deux types de récepteurs permettent d’apprécier les changements et la permanence des stimulations

Les récepteurs ont deux modes de réaction à l’excitation Adaptation rapide Adaptation lente Stimulus Temps

Un récepteur à adaptation rapide (corpuscule de Pacini) Dénudé de sa capsule, il se comporte comme un récepteur à adaptation lente. Études de: Werner Loewenstein à Columba University dans les années 60.

La réponse à des stimuli Propriétés de seuil Lois de la psychophysique

Psychophysique Étude systématique de l’intensité de la sensation en fonction l’amplitude des stimuli. Les premiers psychophysiciens Weber Fechner Helmholz Von Frey

Fonction psychométrique Le pourcentage de stimuli détectés en fonction de l’intensité de stimulation

Fonction psychométrique Seuil Seuil Intensité minimale qui peut être perçue En pratique: Intensité perçue 50% du temps. Sous le seuil, le stimulus est sous-liminaire

Dépend de la sensibilité des récepteurs AU POINT DE VUE PHYSIOLOGIQUE Seuil Dépend de la sensibilité des récepteurs Seuil = Intensité minimale du stimulus qui produit des potentiels d’action dans la fibre nerveuse

Seuil Varie aussi selon certaines conditions: le sujet, son état d’éveil… effets de drogues milieu environnant (bruit, lumière..)

Le seuil est variable Seuil

Seuil Varie aussi selon: partie du corps où le stimulus est appliqué durée d’application du stimulus

Seuil différentiel La plus petite nuance détectée entre deux stimuli de même nature, mais d’intensité différente. loi de WEBER S = k*S S = intensité du stimulus k = une constante

Loi de Weber S = k*S S = 0,05*10kg S = 0,5 kg S = 0,05*50kg Seuil différentiel Pour que le second stimulus soit différencié du premier, si k est égal à 0,05: un poids de 10 kg devra être augmenté de 0,5 kg un poids de 50 kg devra être augmenté de 2,5 kg S = k*S S = 0,05*10kg S = 0,5 kg S = 0,05*50kg S = 2,5 kg

Relation entre l’intensité du stimulus et l’intensité de la sensation Ce n’est pas une relation linéaire Intensité du stimulus (S) Intensité de la sensation (I) 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

Théorie de détection d’un signal Intensité à laquelle un sujet détecte le signal 1 fois sur 2. Dépend de facteurs comme: critères internes, sujet choisit de répondre ou non niveau de bruit (rapport signal/bruit) Au point de vue physiologique le bruit de fond aurait deux origines: activité neuronale de base dans les réseaux sensoriels activité des récepteurs l’intensité du signal doit contraster suffisamment avec le bruit de fond lumière allumée le jour vs. nuit conversation dans le calme vs. bruit

Le système somesthésique

Le système somesthésique Unique : Les récepteurs sont distribués à travers tout le corps et répondent à différents stimuli. 2 sous-systèmes stimuli mécaniques toucher léger vibration pression stimuli douloureux et de la température

Le système somesthésique Système lemniscal stimuli mécaniques toucher léger vibration pression

Le système somesthésique Système spino-thalamique stimuli douloureux et de la température

La peau Elle est la frontière entre le milieu interne et le milieu externe. Elle a un aspect glabre ou pileux. Peau glabre: plus grande sensibilité ex. paume de la main, lèvres La surface de la peau atteint 2m2 chez l’adulte. contient des récepteurs qui répondent à des stimulations mécaniques thermiques nociceptives

Les récepteurs cutanées À l’extrémité d’une fibre nerveuse dont le corps cellulaire est localisé dans un ganglion spinal. Leur morphologie détermine la modalité qui sera transmise par le récepteur (toucher; proprioception; nociception; température) Terminaisons encapsulées Terminaisons libres Distribution variable selon que la peau est glabre ou pileuse Ils sont contenus dans la peau Épiderme Derme Hypoderme

Les récepteurs de la peau Peau glabre (non pileuse) Épiderme Derme Corpuscule de Meissner Corpuscule de Pacini Corpuscule de Ruffini Disque de Merkel Terminaison libre

Récepteurs de l’épiderme Disque de Merkel Bordure entre l’épi- et le derme Terminaison libre Meissner Récepteur Pileux Pacini Ruffini

Les récepteurs de l’épiderme: disques tactiles de Merkel adaptation lente petit champ récepteur sensibles au toucher léger terminaisons libres sensibles à la douleur se retrouvent aussi le plus souvent dans le derme

Récepteurs du derme Disque de Merkel Bordure entre l’épi- et le derme Terminaison libre Meissner Récepteur Pileux Pacini Ruffini

Les récepteurs du derme Mécanorécepteurs Corpuscules de Meissner Adaptation rapide Petit champ récepteur Sensibles à la pression légère Captent la vitesse de la déformation de la peau Dans la peau glabre seulement Follicule pileux Réagit lorsque le poil est touché Récepteurs thermiques considérés maintenant comme des terminaisons libres sensibles au froid ou au chaud adaptation variable

Récepteurs de l’hypoderme Disque de Merkel Bordure entre l’épi- et le derme Terminaison libre Meissner Récepteur Pileux Pacini Ruffini

Les récepteurs de l’hypoderme: deux récepteurs à grand champ récepteur Corpuscules de Ruffini (profonds) Peau glabre et pileuse Répondent à l’étirement de la peau dans une direction ou l’autre Adaptation lente Corpuscules de Pacini : sensibles aux fortes pressions et aux vibrations Adaptation rapide peut avoir une dimension de 1 mm X 2 mm

Micro-neuronographie enregistrements de fibres sensorielles dans les nerfs du bras enregistrements réalisés par le groupe de Åke Valbo en Suède Corpuscule de Meissner petit champ récepteur Corpuscule de Pacini grand champ récepteur

Adaptation des récepteurs de la peau Grosseur du Champ récepteur Petit Grand Corpuscule de Meissner Corpuscule de Pacini Stimulation Rapide Décharge de l’axone Disque tactile de Merkel Corpuscule de Ruffini Lente En surface Profonds

Réponse aux vibrations Corpuscule de Meissner Seuil, déplacement mécanique de la peau (µm) Corpuscule de Pacini Fréquence du stimulus (Hz)

En surface Profonds

Catégories principales des récepteurs somesthésiques Type de récepteur Caractéristiques anatomiques Fibresª associées Emplacement Fonction Vitesse d’adaptation Seuil d’activation Corpuscules de Meissner Encapsulés ; entre les papilles dermiques Aβ Surtout peau glabre Tact, pression (dynamique) Rapide Bas Corpuscules de Pacini Encapsulés ; en lamelles d’oignon Tissu sous-cutané, membranes interosseuses, viscères Pression profonde, vibration (dynamique) Disques de Merkel Encapsulés Toute la peau, follicules pileux Tact, pression (statique) Lente Corpuscules de Ruffini Encapsulés ; Toute la peau Étirement de la peau

Discrimination de deux points sur la peau L ’application de deux points de pression sur la peau donne-t-elle l’impression d ’un ou de deux points de contact?

Seuil de discrimination tactile varie d’un endroit du corps à l’autre Discrimination maximale au niveau des doigts Minimale au niveau des jambes, dos et bras.

Récepteurs à la température Fréquence de décharge Hz Température de la peau oC Température de la peau oC Récepteur au froid Récepteur à la chaleur

Sensation thermique La sensation de chaleur et de froid dépend des récepteurs thermiques Les récepteurs thermiques ont une décharge maximale à une température donnée. De façon générale, les récepteurs au froid ont une décharge maximale à 25oC et les récepteurs au chaud à 45oC

Phase dynamique Retour à 34o Froid

Récepteurs thermiques Les récepteurs à la chaleur cessent de décharger à des températures dépassant 50oC. Ce sont les récepteurs à la douleur qui prennent la relève.

34 5 45 Température de la peau Fréquence de décharge 24 Réponses des récepteurs thermiques

L’information sensorielle vers le système nerveux central Moelle épinière Tronc cérébral

Du récepteur… à la moelle épinière Matière blanche Matière grise Racine dorsale Ganglion spinal Récepteur Racine ventrale Nerf rachidien

Les fibres sensorielles

Régions cutanées innervées par les différentes racines dorsales Organisation spécifique au niveau des différents segments spinaux

5 S 5L 1 Co 8 C 12 Th

Chaque racine sensitive contient des fibres sensorielles reliées à une partie de la peau. Cette partie de la peau s ’appelle un: DERMATOME.

Fin