Notions de base sur les systèmes sensori

Notions de base sur les
systèmes sensori-moteurs
2e volet cours Neurophysiologie
Pauline Neveu, PhD
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Plan «Notions de base sur les systèmes
sensori-moteurs»
1-Neurones et comportements
2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
3-Caractéristiques de la boîte noire
4-Aperçu des aires associatives
5-Quelle réalité?
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1-Neurones et comportements
1.1-Du neurone aux réseaux de neurones
Les neurones:
- ont une organisation semblable
- ont des connexions originales
 forment des réseaux
- perception
- planification d’actions
représentations internes
- activité mentale
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1-Neurones et comportements
1.2-Des réseaux de neurones aux comportements
Comment taper dans une balle ?
Identifier la balle et connaître sa trajectoire
Connaître la position de son corps
représentations internes
 système visuel
 système proprioceptif
mémoires
émotions
+ ajustement végétatif
élaboration d’actions
+ régulation du mouvement
mobilisation de muscles et frappe de la
balle
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1-Neurones et comportements
1.3-Des sens aux actions
Cadre d’étude:
informations
sensorielles
boîte noire
actions /
comportements
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
- modalité sensorielle
- localisation
- intensité de la stimulation
- durée de la stimulation
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Modalité sensorielle
liée au type d’énergie détecté
énergie lumineuse
toucher, proprioception, audition, équilibre,
nociception, intéroception
vision
énergie thermique
chaud, froid, nociception
énergie chimique
odorat, goût, nociception, intéroception
énergie électrique
détection de champs électriques
énergie magnétique
détection de champs magnétiques
énergie mécanique
pas chez l’humain
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Modalité sensorielle
Sous-modalités en fonction des gammes d’énergie détectées
vision et couleurs
gustation et goûts
amer
acide
sucré/
umami
salé
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Modalité sensorielle
Les autres espèces peuvent avoir des récepteurs différents:
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Modalité sensorielle
Les autres espèces peuvent avoir des gammes de sensibilité différentes
Spectre sonore: étendues pour différentes espèces
Humain: 20Hz-20000Hz
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Modalité sensorielle
Une stimulation:
- n’est pas codée par un seul récepteur sensoriel
- est codée par une multitude de récepteurs sensoriels
 la stimulation est déconstruite par les récepteurs
sensoriels et sera ensuite reconstruite par le SNC
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
- modalité sensorielle
- localisation
- intensité de la stimulation
- durée de la stimulation
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Localisation
→Au sein d'un système sensoriel, les récepteurs présentent
une organisation spatiale précise
→Pour certains systèmes sensoriels, cette organisation
spatiale reflète la localisation des stimulations
2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Localisation
 Les récepteurs d'une région donnée convoient un certain
type d'information
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Localisation
Stimulation cutanée:
- du pouce  activation de récepteurs du pouce
- de l’auriculaire  activation de récepteurs de l’auriculaire
Stimulation visuelle:
- à gauche dans le champ visuel  activation de récepteurs
de la rétine situés en un point x
- à droite dans le champ visuel  activation de récepteurs
de la rétine situés en un point y
câblage précisinformation spatiale
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Localisation
Capacités spatiales liées aux champs récepteurs:
 une stimulation n’active un récepteur que si elle survient dans
son champ récepteur
- la taille des champs récepteurs varie
- la densité des récepteurs varie
petit
grand
 résolution spatiale grossière (dos): grands champs et faible densité
résolution spatiale fine (main): petits champs et forte densité
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
- modalité sensorielle
- localisation
- intensité de la stimulation
- durée de la stimulation
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Intensité de la stimulation
stimulation
potentiel de récepteur (PR)
codage en amplitude
si stimulation>seuil
potentiel d’action (PA)
codage en fréquence
si PR>seuil de
déclenchement des PA
codage en fréquence de PA si stimulation>seuil sensibilité du récepteur
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
- modalité sensorielle
- localisation
- intensité de la stimulation
- durée de la stimulation
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.1-Informations transportées par les fibres sensorielles
Durée de la stimulation
= temps entre début et fin stimulation
 adaptation:
- adaptation lente: récepteurs toniques
 renseignent amplitude stimulation constante
- adaptation rapide: récepteurs phasiques
 renseignent vitesse de survenue d’une stimulation
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.2-Organisation des chemins sensoriels dans le SNC
récepteurs sensoriels
(SNP)
projections en
dehors du cortex
SNC
intégration
projections sur
le cortex
aires sensorielles
primaires via relais
thalamique
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2-Caractéristiques des systèmes sensoriels
2.2-Organisation des chemins sensoriels dans le SNC
projections ordonnées des récepteurs
cortex auditif I:
carte corticale des fréquences
cortex somesthésique I:
carte corticale du corps
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3-Caractéristiques de la boîte noire
informations
sensorielles
boîte noire
actions /
comportements
- intégration unimodale
- intégration polymodale
- intégration mémoires/émotions
- planification actions
- exécution actions
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.1-Différentes aires corticales
- aires primaires
- sensorielles
- motrices
récepteurs sensoriels
motoneurones/muscles
- aires secondaires
- sensorielles = aires d’association unimodales
- motrices = aires prémotrices
- aires associatives (ni purement motrices, ni purement sensorielles)
- aires d’association sensorielles multimodales
- aires d’association motrices
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.1-Différentes aires corticales
voie
ascendante
aires d’association
sensorielles
multimodales
asso
aires
d’association
motrices
aires d’association
unimodales
II
aires
prémotrices
aires
sensorielles
primaires
I
voie
descendante
aires motrices
primaires
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récepteurs sensoriels
motoneurones/muscles
3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
- organisation hiérarchique
- ségrégation fonctionnelle
- traitements en parallèle
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
Organisation hiérarchique:
- ascendante pour les systèmes sensoriels
- descendante pour les systèmes moteurs
dirigeants
employés
employés
enquêteurs
ouvriers
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
Organisation hiérarchique : clinique
agnosies, apraxies…
perte perception
(cécité, surdité,
anosmie, agueusie…)
paralysies
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
- organisation hiérarchique
- ségrégation fonctionnelle
- traitements en parallèle
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
Ségrégation fonctionnelle
homogénéité
ségrégation
aires asso
aires II
aires I
récepteurs
motoneurones
/ muscles
récepteurs
motoneurones
/ muscles
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
- organisation hiérarchique
- ségrégation fonctionnelle
- traitements en parallèle
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3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
Traitements en parallèle
parallèle
série
aires asso
aires II
aires I
récepteurs
motoneurones
/ muscles
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récepteurs
motoneurones
/ muscles
32
3-Caractéristiques de la boîte noire
3.2-Principes d’organisation fonctionnelle
1960:
aujourd’hui:
- organisation hiérarchique
- organisation hiérarchique
- homogénéité fonctionnelle
- ségrégation fonctionnelle
- traitements sériels
- traitements en parallèle
 Il n’y a pas une aire au sommet de la hiérarchie
 pourtant nous avons une perception unifiée du monde…
 pourquoi?
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4-Aperçu des aires associatives
- ‘aires d’association limbiques’
- aires associatives du cortex pariétal
- aires associatives du cortex temporal
- aires associatives du cortex préfrontal
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4-Aperçu des aires associatives
4.1-Aires d’association limbiques
- bord médial des hémisphères cérébraux
- concernées par:
- mémoires
- émotions
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4-Aperçu des aires associatives
4.2-Aires associatives du cortex pariétal
- cortex pariétal postérieur
- concernées par:
- intégration multimodale
- localisation visuo-spatiale
- attention
- lésions  ex: négligences
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4-Aperçu des aires associatives
4.3-Aires associatives du cortex temporal
- cortex temporal latéral
- concernées par la reconnaissance et l’identification
de stimuli complexes
- lésions  ex: agnosies
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4-Aperçu des aires associatives
4.4-Aires associatives du cortex préfrontal
- partie rostrale du cortex frontal
- concernées par les fonctions exécutives,
comparable à un simulateur:
informations sensorielles
corps + environnement
- évalue conséquences
d’actions futures
mémoires + émotions
- puis, en fonction de ses
évaluations, prend des
décisions
- lésions  divers troubles
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5-Quelle réalité?
- notre cerveau crée de la réalité
- pas d’accès au monde réel
- la réalité de deux espèces est différente
- notre réalité change
- influence entre systèmes sensoriels et synesthésie
- « schémas de fonctionnement » et illusions
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5-Quelle réalité?
bosses ou creux?
rotation 180°
alors bosses ou creux? 40
5-Quelle réalité?
et là,
même taille?
oui!
même taille?
non!
et ces deux
traits?
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