Système somatosensoriel - Somatosensory system

Le toucher est un moyen crucial de recevoir des informations. Cette photo montre des marques tactiles identifiant les escaliers pour les personnes malvoyantes.

Le système somatosensoriel fait partie du système nerveux sensoriel associé au sens du toucher, mais comprend des récepteurs et des voies nerveuses parallèles pour les sensations de température, de position et de mouvement du corps et de douleur. Ce système complexe de neurones sensoriels et de voies neurales réagit aux changements à la surface ou à l'intérieur du corps. Les axones (en tant que fibres nerveuses afférentes ) des neurones sensoriels se connectent ou répondent à diverses cellules réceptrices. Ces cellules réceptrices sensorielles sont activées par différents stimuli tels que la chaleur et la nociception , donnant un nom fonctionnel au neurone sensoriel qui répond, tel qu'un thermorécepteur qui transporte des informations sur les changements de température. Les autres types de récepteurs comprennent les mécanorécepteurs , les chimiorécepteurs et les nocicepteurs qui envoient des signaux le long d'un nerf sensoriel jusqu'à la moelle épinière , où les signaux peuvent être traités par d'autres neurones sensoriels, puis transmis au cerveau pour un traitement ultérieur. Les récepteurs sensoriels se trouvent partout dans le corps, y compris la peau , les tissus épithéliaux , les muscles , les os et les articulations , les organes internes et le système cardiovasculaire .

Les sens somatiques sont parfois appelés sens somesthésiques , étant entendu que somesthèse comprend le sens du toucher , la proprioception (sens de la position et du mouvement) et (selon l'usage) la perception haptique .

La cartographie des surfaces corporelles dans le cerveau est appelée somatotopie . Dans le cortex, il est également appelé homoncule cortical . Cette carte de la surface cérébrale (« corticale ») n'est cependant pas immuable. Des changements dramatiques peuvent se produire en réponse à un accident vasculaire cérébral ou à une blessure.

Présentation du système

Ce diagramme suit de manière linéaire (sauf indication contraire) les projections de toutes les structures connues qui permettent le toucher jusqu'à leurs extrémités pertinentes dans le cerveau humain.

Récepteurs sensoriels

Les quatre mécanorécepteurs de la peau répondent chacun à différents stimuli pendant des périodes courtes ou longues.

Les terminaisons nerveuses des cellules de Merkel se trouvent dans l' épiderme basal et les follicules pileux ; ils réagissent aux faibles vibrations (5-15  Hz ) et au toucher statique profond comme les formes et les bords. En raison de leur petit champ réceptif (informations extrêmement détaillées), ils sont le plus souvent utilisés dans des domaines tels que le bout des doigts ; ils ne sont pas couverts (décortiqués) et répondent ainsi à des pressions sur de longues périodes.

Les corpuscules tactiles réagissent aux vibrations modérées (10 à 50 Hz) et au toucher léger. Ils sont situés dans les papilles dermiques ; en raison de leur réactivité, ils sont principalement localisés au bout des doigts et des lèvres. Ils répondent par des potentiels d'action rapide , contrairement aux terminaisons nerveuses de Merkel. Ils sont responsables de la capacité de lire le braille et de ressentir des stimuli doux.

Les corpuscules de Pacini déterminent le toucher grossier et distinguent les substances rugueuses et molles. Ils réagissent dans des potentiels d'action rapide, en particulier à des vibrations autour de 250 Hz (même jusqu'à des centimètres). Ils sont les plus sensibles aux vibrations et possèdent des champs récepteurs importants. Les corpuscules de Pacini ne réagissent qu'à des stimuli soudains, de sorte que les pressions comme les vêtements qui compriment toujours leur forme sont rapidement ignorées. Ils ont également été impliqués dans la détection de l'emplacement des sensations tactiles sur les outils portatifs.

Les corpuscules bulbeux réagissent lentement et répondent à un étirement prolongé de la peau. Ils sont responsables de la sensation de glissement de l'objet et jouent un rôle majeur dans le sens kinesthésique et le contrôle de la position et du mouvement des doigts. Les cellules de Merkel et bulbeuses - à réponse lente - sont myélinisées ; le reste - réponse rapide - ne le sont pas. Tous ces récepteurs sont activés sous des pressions qui écrasent leur forme provoquant un potentiel d'action.

Cortex somatosensoriel

Gray's Anatomy , figure 759 : le tractus sensoriel, montrant le chemin (bleu) remontant la moelle épinière, à travers le thalamus somatosensoriel, jusqu'à S1 (zones Brodmann 3, 1 et 2), S2 et BA7
Gray's Anatomy , figure 717 : détail montrant le chemin adjacent au cortex insulaire (insula marqué sur cette figure), adjacent à S1, S2 et BA7

Le gyrus postcentral comprend le cortex somatosensoriel primaire ( zones de Brodmann 3, 2 et 1 ) collectivement appelés S1.

BA3 reçoit les projections les plus denses du thalamus . BA3a est impliqué dans le sens de la position relative des parties du corps voisines et de la quantité d'effort utilisé pendant le mouvement. BA3b est responsable de la distribution des informations somatosensorielles, il projette les informations de texture vers BA1 et les informations de forme et de taille vers BA2.

La région S2 ( cortex somatosensoriel secondaire ) se divise en la zone S2 et la zone ventrale pariétale. L'aire S2 est impliquée dans la perception tactile spécifique et est donc intégralement liée à l'amygdale et à l'hippocampe pour coder et renforcer les souvenirs.

L'aire ventrale pariétale est le relais somatosensoriel vers le cortex prémoteur et le hub de mémoire somatosensorielle, BA5.

BA5 est le champ de mémoire somato organisé topographiquement et la zone d'association.

BA1 traite les informations de texture tandis que BA2 traite les informations de taille et de forme.

La zone S2 traite le toucher léger, la douleur, la sensation viscérale et l'attention tactile.

S1 traite les informations restantes (toucher brut, douleur, température).

BA7 intègre des informations visuelles et proprioceptives pour localiser des objets dans l'espace.

Le cortex insulaire (insula) joue un rôle dans le sens de la propriété corporelle, de la conscience de soi corporelle et de la perception. Insula joue également un rôle dans la transmission d'informations sur le toucher sensuel, la douleur, la température, les démangeaisons et l'état local de l'oxygène. Insula est un relais hautement connecté et est donc impliqué dans de nombreuses fonctions.

Structure

Le système somatosensoriel est répandu dans toutes les parties principales du corps des vertébrés . Il se compose à la fois de récepteurs sensoriels et de neurones sensoriels en périphérie (peau, muscles et organes par exemple), jusqu'aux neurones plus profonds du système nerveux central .

Voie somatosensorielle générale

Toutes les informations de toucher/vibration afférentes remontent la moelle épinière via la voie postérieure (dorsale) du lemnisque médian via le gracilis (T7 et inférieur) ou le cuneatus (T6 et supérieur). Cuneatus envoie des signaux au noyau cochléaire indirectement via la matière grise de la colonne vertébrale, cette information est utilisée pour déterminer si un son perçu n'est qu'un bruit/une irritation des villosités. Toutes les fibres se croisent (la gauche devient la droite) dans la moelle.

Une voie somatosensorielle aura généralement trois neurones : le premier ordre, le deuxième ordre et le troisième ordre.

  1. Le neurone de premier ordre est un type de neurone pseudo - unipolaire et a toujours son corps cellulaire dans le ganglion de la racine dorsale du nerf spinal avec un axone périphérique innervant les mécanorécepteurs tactiles et un axone central synaptique sur le neurone de deuxième ordre. Si la voie somatosensorielle se trouve dans des parties de la tête ou du cou non couvertes par les nerfs cervicaux, le neurone de premier ordre sera les ganglions du nerf trijumeau ou les ganglions d'autres nerfs crâniens sensoriels ).
  2. Le neurone de second ordre a son corps cellulaire soit dans la moelle épinière, soit dans le tronc cérébral. Les axones ascendants de ce neurone se croiseront ( décussés ) du côté opposé soit dans la moelle épinière, soit dans le tronc cérébral .
  3. Dans le cas du toucher et de certains types de douleur, le neurone de troisième ordre a son corps cellulaire dans le noyau ventral postérieur du thalamus et se termine dans le gyrus postcentral du lobe pariétal dans le cortex somatosensoriel primaire (ou S1).
Le toucher peut entraîner de nombreuses réactions physiologiques différentes. Ici, un bébé rit d'être chatouillé par une sœur aînée.

Des photorécepteurs, similaires à ceux que l'on trouve dans la rétine de l' œil , détectent les rayonnements ultraviolets potentiellement nocifs (plus précisément les ultraviolets A ), induisant une production accrue de mélanine par les mélanocytes . Ainsi, le bronzage offre potentiellement à la peau une protection rapide contre les dommages à l'ADN et les coups de soleil causés par les rayons ultraviolets (dommages à l'ADN causés par les ultraviolets B ). Cependant, la question de savoir si cela offre une protection est discutable, car la quantité de mélanine libérée par ce processus est modeste par rapport aux quantités libérées en réponse aux dommages à l'ADN causés par le rayonnement ultraviolet B.

Retour tactile

La rétroaction tactile de la proprioception est dérivée des propriocepteurs de la peau, des muscles et des articulations.

Équilibre

Le récepteur du sens de l'équilibre réside dans le système vestibulaire de l'oreille (pour l'orientation tridimensionnelle de la tête, et par inférence, le reste du corps). L'équilibre est également médié par le réflexe kinesthésique alimenté par la proprioception (qui détecte la position relative du reste du corps par rapport à la tête). De plus, la proprioception estime l'emplacement des objets qui sont détectés par le système visuel (qui fournit la confirmation de la place de ces objets par rapport au corps), en tant qu'entrée des réflexes mécaniques du corps.

Toucher fin et toucher brut

L' homoncule cortical , une carte des zones somatosensorielles du cerveau, a été conçu par Wilder Penfield .

Le toucher fin (ou toucher discriminant) est une modalité sensorielle qui permet à un sujet de ressentir et de localiser le toucher. La forme de toucher où la localisation n'est pas possible est connue sous le nom de toucher brut. La voie postérieure colonne-lemniscus médial est la voie responsable de l'envoi d'informations tactiles fines au cortex cérébral du cerveau.

Le toucher brut (ou toucher non discriminant) est une modalité sensorielle qui permet au sujet de sentir que quelque chose l'a touché, sans pouvoir localiser l'endroit où il a été touché (contraste « toucher fin »). Ses fibres sont portées dans le tractus spinothalamique , contrairement au toucher fin, qui est porté dans la colonne dorsale. Comme le toucher fin fonctionne normalement en parallèle du toucher brut, une personne sera capable de localiser le toucher jusqu'à ce que les fibres portant le toucher fin (voie postérieure colonne-lemniscus médial ) aient été perturbées. Ensuite, le sujet sentira le toucher, mais sera incapable d'identifier l'endroit où il a été touché.

Traitement neuronal du contact social

Le cortex somatosensoriel code les informations sensorielles entrantes des récepteurs de tout le corps. Le toucher affectif est un type d'information sensorielle qui suscite une réaction émotionnelle et est généralement de nature sociale, comme un toucher humain physique. Ce type d'information est en fait codé différemment des autres informations sensorielles. L'intensité du toucher affectif est toujours codée dans le cortex somatosensoriel primaire et est traitée de la même manière que les émotions invoquées par la vue et le son, comme en témoigne l'augmentation de l'adrénaline causée par le contact social d'un être cher, par opposition à l'incapacité physique toucher quelqu'un qu'on n'aime pas.

Parallèlement, la sensation de bien-être associée au toucher affectif active davantage le cortex cingulaire antérieur que le cortex somatosensoriel primaire. Les données d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) montrent qu'un signal accru de contraste du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) dans le cortex cingulaire antérieur ainsi que dans le cortex préfrontal est fortement corrélé avec les scores d'agréabilité d'un toucher affectif. La stimulation magnétique transcrânienne inhibitrice (SMT) du cortex somatosensoriel primaire inhibe la perception de l'intensité du toucher affectif, mais pas de l'agrément du toucher affectif. Par conséquent, le S1 n'est pas directement impliqué dans le traitement de l'agrément tactile socialement affectif, mais joue toujours un rôle dans la discrimination de l'emplacement et de l'intensité du toucher.

Variante individuelle

Diverses études ont mesuré et étudié les causes des différences entre les individus dans le sens du toucher fin. Un domaine bien étudié est l'acuité spatiale tactile passive, la capacité de résoudre les détails spatiaux fins d'un objet pressé contre la peau stationnaire. Diverses méthodes ont été utilisées pour mesurer l'acuité spatiale tactile passive, la plus rigoureuse étant peut-être la tâche d'orientation du réseau. Dans cette tâche, les sujets identifient l'orientation d'une surface rainurée présentée dans deux orientations différentes, qui peuvent être appliquées manuellement ou avec un équipement automatisé. De nombreuses études ont montré une baisse de l'acuité spatiale tactile passive avec l'âge ; les raisons de ce déclin sont inconnues, mais peuvent inclure la perte de récepteurs tactiles au cours du vieillissement normal. Remarquablement, l'acuité spatiale tactile passive de l'index est meilleure chez les adultes dont le bout de l'index est plus petit; il a été démontré que cet effet de la taille des doigts sous-tend la meilleure acuité spatiale tactile passive des femmes, en moyenne, par rapport aux hommes. La densité des corpuscules tactiles , un type de mécanorécepteur qui détecte les vibrations à basse fréquence, est plus grande dans les doigts plus petits ; il en va de même pour les cellules de Merkel , qui détectent les indentations statiques importantes pour une acuité spatiale fine. Parmi les enfants du même âge, ceux qui ont des doigts plus petits ont également tendance à avoir une meilleure acuité tactile. De nombreuses études ont montré que l'acuité spatiale tactile passive est améliorée chez les personnes aveugles par rapport aux personnes voyantes du même âge, peut-être en raison de la plasticité intermodale dans le cortex cérébral des personnes aveugles. Peut-être aussi en raison de la plasticité corticale, les personnes aveugles depuis la naissance consolideraient les informations tactiles plus rapidement que les personnes voyantes.

Signification clinique

Une déficience somatosensorielle peut être causée par une neuropathie périphérique impliquant les nerfs périphériques du système somatosensoriel. Cela peut se présenter comme un engourdissement ou une paresthésie .

Société et culture

La technologie haptique peut fournir une sensation tactile dans des environnements virtuels et réels. Dans le domaine de l'orthophonie , la rétroaction tactile peut être utilisée pour traiter les troubles de la parole .

Voir également

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes