36.1 : Processus sensoriels
- Page ID
- 189558
Compétences à développer
- Identifier les sens généraux et spéciaux chez les humains
- Décrire trois étapes importantes de la perception sensorielle
- Expliquer le concept de différence juste perceptible dans la perception sensorielle
Les sens fournissent des informations sur le corps et son environnement. Les humains possèdent cinq sens particuliers : l'olfaction (odorat), la gustation (goût), l'équilibre (équilibre et position corporelle), la vision et l'ouïe. De plus, nous possédons des sens généraux, également appelés somatosensation, qui répondent à des stimuli tels que la température, la douleur, la pression et les vibrations. La sensation vestibulaire, c'est-à-dire le sens de l'orientation spatiale et de l'équilibre d'un organisme, la proprioception (position des os, des articulations et des muscles) et la sensation de position des membres utilisée pour suivre la kinesthésie (mouvement des membres) font partie de la somatosensation. Bien que les systèmes sensoriels associés à ces sens soient très différents, ils ont tous une fonction commune : convertir un stimulus (comme la lumière, le son ou la position du corps) en un signal électrique dans le système nerveux. Ce processus s'appelle la transduction sensorielle.
Il existe deux grands types de systèmes cellulaires qui effectuent la transduction sensorielle. Dans l'une d'elles, un neurone travaille avec un récepteur sensoriel, une cellule ou un processus cellulaire spécialisé pour interagir avec un stimulus spécifique et le détecter. La stimulation du récepteur sensoriel active le neurone afférent associé, qui transmet des informations sur le stimulus au système nerveux central. Dans le second type de transduction sensorielle, une terminaison nerveuse sensorielle répond à un stimulus de l'environnement interne ou externe : ce neurone constitue le récepteur sensoriel. Les terminaisons nerveuses libres peuvent être stimulées par plusieurs stimuli différents, montrant ainsi peu de spécificité des récepteurs. Par exemple, les récepteurs de la douleur de vos gencives et de vos dents peuvent être stimulés par des changements de température, une stimulation chimique ou une pression.
Réception
La première étape de la sensation est la réception, c'est-à-dire l'activation des récepteurs sensoriels par des stimuli tels que des stimuli mécaniques (flexion ou écrasement, par exemple), des produits chimiques ou la température. Le récepteur peut ensuite répondre aux stimuli. La région de l'espace dans laquelle un récepteur sensoriel donné peut répondre à un stimulus, qu'il soit éloigné ou en contact avec le corps, est le champ réceptif de ce récepteur. Réfléchissez un instant aux différences entre les champs réceptifs des différents sens. Pour le sens du toucher, un stimulus doit entrer en contact avec le corps. Pour le sens de l'ouïe, un stimulus peut se trouver à une distance modérée (certains sons de baleines à fanons peuvent se propager sur de nombreux kilomètres). Pour ce qui est de la vision, un stimulus peut être très éloigné ; par exemple, le système visuel perçoit la lumière des étoiles à de grandes distances.
Transduction
La fonction la plus fondamentale d'un système sensoriel est la traduction d'un signal sensoriel en signal électrique dans le système nerveux. Cela se produit au niveau du récepteur sensoriel, et le changement de potentiel électrique produit est appelé potentiel du récepteur. Comment l'apport sensoriel, tel que la pression sur la peau, est-il transformé en un potentiel récepteur ? Dans cet exemple, un type de récepteur appelé mécanorécepteur (comme le montre la figure\(\PageIndex{1}\)) possède des membranes spécialisées qui répondent à la pression. La perturbation de ces dendrites en les comprimant ou en les pliant ouvre des canaux ioniques dépendants dans la membrane plasmique du neurone sensoriel, modifiant ainsi son potentiel électrique. Rappelons que dans le système nerveux, une modification positive du potentiel électrique d'un neurone (également appelé potentiel membranaire) dépolarise le neurone. Les potentiels des récepteurs sont des potentiels gradués : l'amplitude de ces potentiels gradués (récepteurs) varie en fonction de l'intensité du stimulus. Si l'amplitude de la dépolarisation est suffisante (c'est-à-dire si le potentiel de la membrane atteint un seuil), le neurone déclenchera un potentiel d'action. Dans la plupart des cas, le stimulus correct qui touche un récepteur sensoriel oriente le potentiel de la membrane dans une direction positive, bien que ce ne soit pas toujours le cas pour certains récepteurs, tels que ceux du système visuel.
Les récepteurs sensoriels des différents sens sont très différents les uns des autres, et ils sont spécialisés selon le type de stimulus qu'ils détectent : ils ont une spécificité de récepteur. Par exemple, les récepteurs tactiles, les récepteurs de lumière et les récepteurs sonores sont chacun activés par différents stimuli. Les récepteurs tactiles ne sont sensibles ni à la lumière ni au son ; ils ne sont sensibles qu'au toucher ou à la pression. Cependant, les stimuli peuvent être combinés à des niveaux plus élevés dans le cerveau, comme c'est le cas pour l'olfaction, ce qui contribue à notre sens du goût.
Codage et transmission d'informations sensorielles
Quatre aspects de l'information sensorielle sont codés par les systèmes sensoriels : le type de stimulus, la localisation du stimulus dans le champ réceptif, la durée du stimulus et l'intensité relative du stimulus. Ainsi, les potentiels d'action transmis par les axones afférents d'un récepteur sensoriel codent un type de stimulus, et cette ségrégation des sens est préservée dans d'autres circuits sensoriels. Par exemple, les récepteurs auditifs transmettent des signaux via leur propre système dédié, et l'activité électrique des axones des récepteurs auditifs sera interprétée par le cerveau comme un stimulus auditif, c'est-à-dire un son.
L'intensité d'un stimulus est souvent codée dans la vitesse des potentiels d'action produits par le récepteur sensoriel. Ainsi, un stimulus intense produira un train plus rapide de potentiels d'action, et la réduction du stimulus ralentira également le taux de production de potentiels d'action. Une deuxième méthode de codage de l'intensité est le nombre de récepteurs activés. Un stimulus intense peut initier des potentiels d'action dans un grand nombre de récepteurs adjacents, tandis qu'un stimulus moins intense peut stimuler moins de récepteurs. L'intégration des informations sensorielles commence dès qu'elles sont reçues dans le SNC, et le cerveau continuera à traiter les signaux entrants.
Perception
La perception est l'interprétation individuelle d'une sensation. Bien que la perception repose sur l'activation des récepteurs sensoriels, la perception ne se produit pas au niveau du récepteur sensoriel, mais à des niveaux plus élevés du système nerveux, dans le cerveau. Le cerveau distingue les stimuli sensoriels par une voie sensorielle : les potentiels d'action des récepteurs sensoriels voyagent le long des neurones dédiés à un stimulus particulier. Ces neurones sont dédiés à ce stimulus particulier et à la synapse avec des neurones particuliers du cerveau ou de la moelle épinière.
Tous les signaux sensoriels, à l'exception de ceux provenant du système olfactif, sont transmis par le système nerveux central et sont acheminés vers le thalamus et vers la région appropriée du cortex. Rappelons que le thalamus est une structure du cerveau antérieur qui sert de centre d'échange et de station relais pour les signaux sensoriels (et moteurs). Lorsque le signal sensoriel sort du thalamus, il est dirigé vers la zone spécifique du cortex (Figure\(\PageIndex{2}\)) dédiée au traitement de ce sens particulier.
Comment les signaux neuronaux sont-ils interprétés ? L'interprétation des signaux sensoriels entre individus d'une même espèce est largement similaire, en raison de la similitude héréditaire de leur système nerveux ; toutefois, il existe certaines différences individuelles. Les tolérances individuelles à un stimulus douloureux, tel que la douleur dentaire, en sont un bon exemple.
Connexion à une méthode scientifique : différence à peine perceptible
Il est facile de faire la différence entre un sac de riz d'une livre et un sac de deux livres de riz. Il y a une différence d'une livre et un sac est deux fois plus lourd que l'autre. Cependant, serait-il aussi facile de faire la différence entre un sac de 20 livres et un sac de 21 livres ?
Question : Quelle est la plus petite différence de poids détectable entre un sac de riz d'une livre et un sac plus grand ? Quelle est la plus petite différence détectable entre un sac de 20 livres et un sac plus grand ? Dans les deux cas, à quel poids les différences sont-elles détectées ? Cette plus petite différence détectable dans les stimuli est connue sous le nom de différence juste perceptible (JND).
Contexte : Documentation de recherche sur le JND et la loi de Weber, description d'une relation mathématique proposée entre l'amplitude globale du stimulus et le JND. Vous allez tester le JND sur différents poids de riz dans des sacs. Choisissez un incrément pratique à franchir pendant le test. Par exemple, vous pouvez choisir des incréments de 10 % entre un et deux livres (1,1, 1,2, 1,3, 1,4, etc.) ou de 20 % (1,2, 1,4, 1,6 et 1,8).
Hypothèse : Élaborez une hypothèse sur le JND en termes de pourcentage du poids total testé (par exemple, « le JND entre les deux petits sacs et entre les deux grands sacs est proportionnellement le même » ou «... n'est pas proportionnellement le même »). Donc, pour la première hypothèse, si le JND entre le sac d'une livre et un sac plus grand est de 0,2 livre (soit 20 pour cent ; 1,0 livre équivaut à 1,1 livre, mais 1,0 livre correspond à moins de 1,2 livre), alors le JND entre le sac de 20 livres et un sac plus grand sera également de 20 pour cent. (Ainsi, 20 livres, c'est la même chose que 22 livres ou 23 livres, mais 20 livres, c'est moins de 24 livres.)
Testez l'hypothèse : Recrutez 24 participants et divisez-les en deux groupes de 12. Pour mettre en place la démonstration, en supposant qu'une augmentation de 10 % ait été sélectionnée, faites en sorte que le premier groupe soit le groupe d'une livre. Cependant, pour contrebalancer une erreur systématique, six membres du premier groupe compareront une livre à deux livres et diminueront leur poids (1,0 à 2,0, 1,0 à 1,9, etc.), tandis que les six autres augmenteront (1,0 à 1,1, 1,0 à 1,2, etc.), tandis que les six autres passeront à la hausse (1,0 à 1,1, 1,0 à 1,2, etc.). Appliquez le même principe au groupe de 20 livres (20 à 40, 20 à 38, etc., et 20 à 22, 20 à 24, etc.). Compte tenu de la grande différence entre 20 et 40 livres, vous pouvez utiliser 30 livres comme poids le plus important. Dans tous les cas, utilisez deux poids facilement détectables comme étant différents.
Enregistrez les observations : enregistrez les données dans un tableau similaire au tableau ci-dessous. Pour les groupes d'une livre et de 20 livres (poids de base), inscrivez un signe plus (+) pour chaque participant qui détecte une différence entre le poids de base et le poids du pas. Enregistrez un signe moins (-) pour chaque participant qui ne trouve aucune différence. Si un dixième d'étapes n'a pas été utilisé, remplacez les étapes des colonnes « Poids du pas » par l'étape que vous utilisez.
| Poids de l'étape | Une livre | 20 livres | Poids de l'étape |
|---|---|---|---|
| 1.1 | 22 | ||
| 1.2 | 24 | ||
| 1.3 | 26 | ||
| 1.4 | 28 | ||
| 1,5 | 30 | ||
| 1,6 | 32 | ||
| 1,7 | 34 | ||
| 1,8 | 36 | ||
| 1,9 | 38 | ||
| 2,0 | 40 |
Analysez les données/rapportez les résultats : Quel poids de pas tous les participants ont-ils trouvé égal à un poids de base d'une livre ? Qu'en est-il du groupe de 20 livres ?
Tirez une conclusion : les données étaient-elles l'hypothèse ? Les poids finaux sont-ils proportionnellement les mêmes ? Dans la négative, pourquoi pas ? Les résultats sont-ils conformes à la loi de Weber ? La loi de Weber indique que le concept selon lequel une différence juste perceptible dans un stimulus est proportionnelle à l'ampleur du stimulus initial.
Résumé
Une activation sensorielle se produit lorsqu'un stimulus physique ou chimique est transformé en signal neuronal (transduction sensorielle) par un récepteur sensoriel. La perception est une interprétation individuelle d'une sensation et est une fonction cérébrale. Les humains ont des sens particuliers : l'olfaction, la gustation, l'équilibre et l'ouïe, ainsi que les sens généraux de la somatosensation.
Les récepteurs sensoriels sont soit des cellules spécialisées associées aux neurones sensoriels, soit les extrémités spécialisées des neurones sensoriels qui font partie du système nerveux périphérique, et ils sont utilisés pour recevoir des informations sur l'environnement (interne ou externe). Chaque récepteur sensoriel est modifié en fonction du type de stimulus qu'il détecte. Par exemple, ni les récepteurs gustatifs ni les récepteurs auditifs ne sont sensibles à la lumière. Chaque récepteur sensoriel répond à des stimuli dans une région spécifique de l'espace, connue sous le nom de champ réceptif de ce récepteur. La fonction la plus fondamentale d'un système sensoriel est la traduction d'un signal sensoriel en signal électrique dans le système nerveux.
Tous les signaux sensoriels, à l'exception de ceux provenant du système olfactif, pénètrent dans le système nerveux central et sont acheminés vers le thalamus. Lorsque le signal sensoriel sort du thalamus, il est dirigé vers la zone spécifique du cortex dédiée au traitement de ce sens particulier.
Lexique
- kinesthésie
- sens du mouvement du corps
- mécanorécepteur
- récepteur sensoriel modifié pour répondre à des perturbations mécaniques telles que la flexion, le toucher, la pression, le mouvement et le son
- perception
- interprétation individuelle d'une sensation ; fonction cérébrale
- proprioception
- sens de la position des membres ; utilisé pour suivre la kinesthésie
- réception
- réception d'un signal (tel que lumière ou son) par des récepteurs sensoriels
- champ réceptif
- région de l'espace dans laquelle un stimulus peut activer un récepteur sensoriel donné
- potentiel de récepteur
- potentiel membranaire dans un récepteur sensoriel en réponse à la détection d'un stimulus
- récepteur sensoriel
- neurone spécialisé ou autres cellules associées à un neurone qui est modifié pour recevoir une entrée sensorielle spécifique
- transduction sensorielle
- conversion d'un stimulus sensoriel en énergie électrique dans le système nerveux par une modification du potentiel membranaire
- sens vestibulaire
- sens de l'orientation spatiale et de l'équilibre