LCOM055#4 mouvements volontaires contrôlés
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LCOM055 : Semestre 2 / Unité 2 / 12h CM / 1 ECTS Comportement moteur, système nerveux et APSA L. Bringoux & J. De Graaf Année universitaire 2008-2009 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Jusqu’à maintenant on a vu… Mouvement volontaire contrôlé Mouvement volontaire automatisé Programme moteur primaire Réflexe Comportements L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Dans les muscles il y a des récepteurs tendineux ( afférences tactiles). Le vestibulaires, le proprioceptif et le tactile renseigne sur la position du corps. Contrôle rétroactif du mouvement volontaire Informations sensorielles état de l'organisme et du milieu. • Données nécessaires au choix, à l’assemblage et à l’ajustement des programmes moteurs. • Retour sur les conséquences de l'action. Informations (auditives), visuelles, vestibulaires, proprioceptives et tactiles. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Contrôle rétroactif du mouvement volontaire Le contrôle de l’action automatisée a pour intérêt un contrôle adapté à la situation, la position peut donc être Contrôle visuel périphérique modifiée. Le contrôle vestibulaire permet de réguler la posture Contrôle vestibulaire avec le contrôle angulaire de la tête. Contrôle tactile Le contrôle proprioceptif renseigne sur la position d’un membre dans l’espace. Contrôle proprioceptif Ces informations sensorielles fournissent aux structures centrales les données nécessaires à l’ajustement du programme moteur avant et pendant l’exécution de l’action. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Les systèmes sensoriels Ces systèmes sensoriels provoquent la transduction. Il y a différent types d’énergie qui stimule les systèmes sensoriels. • Un système sensoriel est une partie du système nerveux responsable de la sensation : récepteurs sensoriels voies nerveuses aires corticales responsables du traitement de l'information sensorielle. • Diverses modalités de stimulus : lumière, son, pression, goût, température ... Mécanique Photonique Acoustique Extéroception Tactile Visuelle Auditive Proprioception Vestibulaire Musculaire Articulaire Tendineuse L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système visuel • La vision permet de connaître son environnement et de le situer par rapport au corps, de construire un repérage extracorporel. Le système visuel introduit aussi une notion de déplacement (le flux visuel, ce flux renseigne sur la qualité du déplacement). Ce flux visuel est surtout utilisé dans des activités ouvertes. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système visuel Lors d’un lancer de javelot la vision sert à contrôler l’orientation et la direction du javelot. Thalamus La rétine est tapissée de récepteurs appelés cônes et bâtonnets. L’information visuelle est envoyée au niveau du cortex visuel primaire. Les informations venant de la gauche sont traitées au niveau du cortex visuel droit. Le contrôle du cortex visuel primaire est donc controlatéral. • Rétine ⇒ Corps genouillé latéral ⇒ Cortex visuel primaire controlatéral à l’hémispace L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système somesthésique (proprioceptif et tactile) • Permet de connaître la position de notre corps dans l’espace et de nos membres par rapport à notre corps. • Permet d’apprécier la résistance contre laquelle nous effectuons un mouvement. • Plusieurs types de récepteurs : Récepteurs mécaniques dans la peau et dans les articulations Fuseaux neuromusculaires Fuseau neuromusculaire Organes tendineux de Golgi Organe tendineux de Golgi L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système somesthésique : projections • Lorsque l’information arrive par la corne postérieure de la moelle épinière, elle peut avoir deux destinations : 1. Elle peut déclencher une réponse réflexe localisée 2. Elle peut gagner les centres d’intégration encéphaliques par les voies ascendantes. L’encéphale regroupe le tronc cérébral, le cortex et le cervelet. Il se trouve au dessus de la moelle épinière. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système somesthésique : projections Aire somatosensorielle primaire (S1) Il y a un transfert de l’information entre les deux hémisphères du cerveau au niveau somesthésique. Bulbe rachidien Lemnisque médian Colonnes dorsales Récepteur → Bulbe rachidien → Thalamus → cortex somato-sensoriel primaire controlatéral L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Les récepteurs vestibulaires contribuent à déterminer la position dans l’espace. Les stimuli de ce système sont les accélérations. Le système vestibulaire • Contribue à la perception des déplacements de l’organisme, de la position de la tête et de l’orientation spatiale par rapport à la pesanteur. • Participe à la stabilisation du regard, de la tête et de la posture. • Les « récepteurs » se trouvent dans l’oreille interne : Les voies qui contrôle la posture sont les voies réticulo-spinale. 1) Pavillon - 2 ) Conduit auditif externe - 3) Tympan - 4) Chaîne ossiculaire : a) Marteau b) Enclume C) Étrier - 5) Caisse du tympan - 6) Trompe d'Eustache - 7) Cochlée (organe de l'audition) - 8) Organe de Corti contenant les cellules ciliées internes et externes - 9) Nerf auditif : nerf cochléaire et vestibulaire - 10) Appareil vestibulaire. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système vestibulaire • Apporte à la perception des déplacements de l’organisme, de la position de la tête et de l’orientation spatiale par rapport à la pesanteur. • Participe à la stabilisation du regard, de la tête et de la posture. • Les « récepteurs » se trouvent dans l’oreille interne : Les canaux semi-circulaires Les organes otolithiques Canaux semi-circulaires Organes otolithiques L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Le système vestibulaire : projections Système vestibulo-oculaire Récepteurs → noyaux vestibulaires → 1) Musculature extraoculaire Motoneurones muscles extraoculaires Système vestibulo-cérébelleux Noyaux vestibulaires (tronc cérébral) Cervelet 2) Cervelet 3) Moelle épinière 4) Thalamus → cortex somatosensoriel primaire Motoneurones du cou et tronc Motoneurones des membres Système vestibulo-spinal L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral Couche externe des deux hémisphères du cerveau des vertébrés Constituée de substance grise (principalement les corps cellulaires des neurones) La substance grise regroupe tous ce qui est corps cellulaires (neurones, connections …) L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : anatomie globale Deux hémisphères (contrôle croisé) Le cortex est composé de deux hémisphères qui permettent des croisements moteurs et sensoriels. Le cortex est constitué aussi de quatre lobes. Lobe frontal : décision, et planification. Quatre lobes Lobe frontal Lobe temporal Lobe pariétal Lobe occipital L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : division en différentes aires Les cellules nerveuses du cortex présentent une organisation caractéristique en couches parallèles à la surface du cerveau. Cette organisation diffère à travers les différentes régions du cortex. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : division en différentes aires Korbinian Brodmann (1868 – 1918), neurologue allemand, a établie une carte cérébrale basée sur des différences d’architecture cellulaire ⇒Aires de Brodmann. Différentes fonctions ont été attribuées aux différentes aires de Brodmann. Cette structuration du cerveau permet l’architecture cellulaire. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : les aires primaires sensorielles • Secteurs réceptifs qui reçoivent les voies afférentes venues de l’appareil sensoriel via la moelle épinière et les étages sous-corticaux. • Il existe une aire spécialisée pour chaque modalité sensorielle : • Aire somatosensorielle primaire (S1, BA 3/1/2) Traite les afférences somesthésiques de la périphérie (tactiles, proprioceptives) • Aire visuelle primaire (V1, BA 17) Traite l’information visuelle venant de la rétine • Aire auditive primaire (A1, BA 41) Traite l’information auditive Aire somatosensorielle primaire est responsable des projections tactiles et proprioceptives. Aire visuelle primaire dans le lobe occipital. Aire auditive primaire dans le lobe temporal. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : aire motrice primaire • Secteur qui envoie les commandes motrices aux motoneurones et/ou à la moelle. • Aire motrice primaire (M1, BA 4) Cartographie qui reproduit à petite échelle l’anatomie du corps humain L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : aire motrice primaire M1 = l’aire motrice primaire. M1 contient une représentation somatotopique des régions du corps correspondantes. La surface allouée sur le cortex est proportionnelle à la complexité des mouvements et non pas à la taille de la partie du corps correspondante. Une représentation similaire existe pour S1. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Homoncules sensoriel et moteur L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : aires secondaires et associatives • Combinent des signaux de même nature, issus d’une même aire primaire, ou de nature différente, provenant d’aires primaires différentes. • Permet l’intégration de messages pluri-modalitaires relatifs à un même événement. • Aires visuelles et auditives secondaires (BA 18/19 et BA 42/22) Reçoit des afférences de l’aire primaire correspondante. • Aires pariétales associatives (BA 5/7/40) Les aires secondaires et associatives traitent les signaux des aires primaires. Reçoit des afférences de plusieurs aires sensorielles (visuelles, somesthésiques, auditives) et des aires préfrontales. Permet la construction de la représentation du corps en mouvement et du corps dans l’environnement. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Cortex cérébral : aires motrices secondaires • Constitué de l’aire prémotrice (face latérale du cerveau) et de l’aire motrice supplémentaire (face médiane). • Planification et sélection des mouvements dont l’exécution est contrôlée par M1. • Aires motrices secondaires (BA 6) Reçoivent des afférences des aires pariétales associatives et du cortex préfrontal Envoient de l’information à M1. L’information arrive en premier au aires motrices secondaires, elles programment l’action et la transmette au cortex primaires. L’intention d’action elle se réalise au niveau des aires associatives du lobe frontal. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.4 / Mouvements volontaires contrôlés Illustration 1 du rôle de l’aire prémotrice • Beaucoup d’études ont étudié l’implication de différentes aires cérébrales avec des électrodes intracérébrales chez l'animal. • On enregistre alors l’activité des neurones localisés près des électrodes. • Exemple d’un dispositif expérimental avec le singe installé. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.3 / Mouvements volontaires contrôlés Illustration 1 du rôle de l’aire prémotrice Weinrich et Wise en 1982 ont implanté des électrodes dans l’APM chez le singe. Les neurones de l’APM sont activés avant le début d’un mouvement ⇒ Ils jouent un rôle dans la programmation d’un geste volontaire mais pas dans son exécution. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.3 / Mouvements volontaires contrôlés Illustration 2 du rôle de l’aire prémotrice Chez l’homme, lorsque l’on enregistre à la surface du crâne l’activité électrique du cerveau (électroencéphalographie ou EEG) pendant la préparation et l’exécution d’un mouvement, on obtient une succession d’ondes avant le début de l’EMG qui correspondent aux processus mentaux de préparation et qui ont leur source dans l’aire prémotrice. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA 2.3 / Mouvements volontaires contrôlés Organisation spatiotemporelle de l’activité corticale • On peut maintenant schématiser la suite des activités corticales lors d’une activité sportive comme le tennis : 1. Le sujet voit la balle, traite la localisation ET sa vitesse dans les aires visuelles 2. L’aire somatosensorielle primaire reçoit les afférences somesthésiques 3. Ces informations sont envoyées vers les aires pariétales associatives pour être combinées en une représentation spatiale de la balle et de la main 52 3 4 1 4. Celle-ci est envoyée vers l’aire prémotrice ensemble avec l’intention pour programmer la réponse 5. L’aire motrice primaire reçoit l’information nécessaire pour envoyer les commandes motrices à la moelle. L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA 2/ Relation SNC et motricité motricité: Illustration au travers des APSA Illustration au travers d'habiletés sportives L Bringoux – J De Graaf – COM055 – Comportement moteur, système nerveux et APSA
