ANATOMIE ANATOMIE FONCTIONELLE DES FONCTIONELLE DES

SYSTEMES SYSTEMES SENSORI - MOTOR SENSORI - MOTOR

Marc BraunMarc Braun20092009

Neuroradiologie, Anatomie & INSERM U 947 Neuroradiologie, Anatomie & INSERM U 947 Faculté de médecine – Nancy UniversitéFaculté de médecine – Nancy Université

France France

SENSIBILITE GENERALE

• TACT FIN ET DISCRIMINATION TACTILE

• SENSIBILITE A LA PRESSION, TOUCHER APPUYEE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU MOUVEMENT DES MEMBRES

• DOULEUR et TEMPERATURE

VOIES SOMESTHESIQUESTROIS NEURONES

• PREMIER NEURONE (UNIPOLAIRE) : – DENDRITE OU AXONE PERIPHERIQUE :

• TRONC NERVEUX ET PLEXUS vers LES EXTREMITES DES RECEPTEURS SPECIFIQUES +++

– CORPS CELLULAIRE :• GANGLION SPINAL ANNEXE A LA RACINE DORSALE OU LES

GANGLION HOMOLOGUE des NC V, VII, IX, X.– AXONE CENTRAL :

• ENTRE DANS LA MOELLE EPINIERE ou LE TRONC CEREBRAL

QUEUE DE CHEVAL

SENSIBILITE FINE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU

MOUVEMENT DES MEMBRES• AXONE DU PERMIER

NEURONE PENETRE DANS LA M. EPINIERE– MEDIALt DANS LE

CORDON DORSAL– AJOUT PROGRESSIF ET

ET ASCENDANT (SOMATOTOPIE)

– tractus GRACILE : sacré, lombaire et thoracique

– tractus CUNEIFORME : cervicale (mbre sup)

SENSIBILITE FINE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU MOUVEMENT DES MEMBRES

• PREMIERS NEURONES : SYNPASE

• SECOND NEURONES : DANS LES NOYAUX GRACILE ET CUNEIFORME (BULBE CAUDAL)

• AXONES DECUSSENT

LEMNISCUS MEDIAL

NOYAU POSTEROLATERAL VENTRAL (THALAMUS)

Nieuwenhuys 2008

SENSIBILITE FINE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU MOUVEMENT DES MEMBRES

• TROISIEME NEURONE : NOYAU VENTRAL POSTEROLATERAL (THALAMUS)

• SOMATOTOPIE :– MBRE INF

CONTRALATERAL (LATERALt) & MBRE SUP (MEDIALLt)

Nieuwenhuys 2008

SENSIBILITE FINE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU MOUVEMENT DES MEMBRES

• TROISIEME NEURONE : AXONES : FIBRES THALAMO -CORTICALES

CAPSULE INTERNE (partie la plus postérieure)

SENSIBILITE FINE, VIBRATOIRE, SENS DE POSITION ET DU MOUVEMENT DES MEMBRES

• 4ème NEURONES dans GYRUSPOSTCENTRAL (S I : cortex somesthésique primaire)

Nieuwenhuys 2008

VOIES DE LA DOULEUR & TEMPERATURE

• DOULEUR « RAPIDE » ET « TOUCHE-PIQUE » : SYSTEME NEOSPINO-THALAMIQUE.

• DOULEUR LENTE :

SYSTEMES PALEOSPINOTHALAMIQUE & SPINO – RETICULO - THALAMIQUE

VOIES DE LA DOULEUR & TEMPERATURE

• AXONE DU PERMIER NEURONE PENETRE DANS LA M. EPINIERE :– FASCICULE DORSO

LATERAL (LISSAUER)

– SYNAPSE & COLLATERALES

ZONE ENTREE CORNE DORSALE (DREZ)

LAMINA I-VI

VOIES DE LA DOULEUR & TEMPERATURE

• SECOND NEURONES LAME I-VI

• AXONE CENTRAL

DECUSSATION VENTROMEDIALE (canal central)

• CORDON LATERAL (SOMATOTOPIE)

• SECOND NEURONE : TRACTUS SPINO-THALAMIC TOUTE LA HAUTEUR DU TRONC CEREBRALCollatérales : NOYAUX

REFLEXES DU TRONC CEREBRAL

THALAMUS

DOULEUR & TEMPERATURE

Nieuwenhuys 2008

DOULEUR & TEMPERATURE

• TROISIEME NEURONES : THALAMUS– VENTRAL POSTERO SUPERIEUR

– VENTRAL POSTERO INFERIEUR

– VENTRAL MEDIAL post

– INTRA LAMINAR (DOULEUR LENTE)

Nieuwenhuys 2008

DOULEUR & TEMPERATURE

• TROISIEME NEURONE : AXONES : FIBRES THALAMO -CORTICALES

CAPSULE INTERNE (partie la plus postérieure)

DOULEUR & TEMPERATURE 4ème NEURONES

GYRUS POSTCENTRAL

(S I cortex primaire) (localisation, acuité et intensité de la douleur « pique », chaleur et froid)– S II– INSULA

POSTERIEUR– GYRUS

CINGULAIRE

Nieuwenhuys 2008

SYSTEME MOTEUR • Structures :

– Cortex cérébral– Noyaux Gris Centraux– Tronc cérébral– Cervelet– Moelle Epinière

• Principales voies motrices– Origine corticales

• Tractus corticospinal (pyramidal) • Tractus corticopontocérébelleux • Tractus corticobulbar (nucléaire) • Autres tractus corticofugues

– Origine sub-corticales• Mésencéphale• Pont• Bulbe

SYSTEME MOTEUR

• Le système moteur consiste en :– 5 Groupes de Neurones

– Voies différents

Dont les activités intégrées permettent des mouvements continus et calibrés.

CONTROLE CORTICAL DES MOUVEMENTS

3 AIRES CONTIGUES

• CORTEX MOTEUR PRIMAIRE (BA 4)

• CORTEX PREMOTEUR (BA 6) (ASSOCIATION)

• AIRE MOTRICE SUPPLEMENTAIRE (SMA)(BA6)

CORTEX MOTEUR• CTX PRIMAIRE MOTEUR

(M1)– BRODMANN AIRE 4

– 34 000 BETZ Cellules

– AIRE 3a (FOND S. Central) (reçoit des informations musculaires via le thalamus)

• HOMONCULUS INVERSE

• REPRESENTATION NON FIXEE

• Aff : N. dentelé controlat via n. rouge et and ventral and lateral thalamus ventral et latéral)

• MOUVEMENTS FINS (DOIGTS)

CORTEX PRE MOTEUR SURFACE LATERALE

• AIRE 6 • PREMOTEUR DORSAL et VENTRAL

Nieuwenhuys 2008

CORTEX PRE MOTEUR SURFACE MEDIALE

• AIRE 6• AMS & pre AMS et CINGULAIRE (Cortex Médial

PreFrontal)

Nieuwenhuys 2008

CORTEX PRE MOTEUR

• COMPORTE DES PROGRAMMES NEURONAUX DE RECRUTEMENT

• CREATION DE MOUVEMENTS COMPLEXES• Projections descendantes : cortico-reticulaire (substance

reticulée motrice)– tractus réticulo-spinal

muscles axiaux et proximaux

Mouvementsuvements coordonnés du tronc, rdonnés du tronc, avant-bras et les doigtsavant-bras et les doigts

– Projections cortico-corticales

AIRE MOTRICE SUPPLEMENTAIRE (SMA- BA 6)

• SMAMS : – Homunculus grossier

• Répétition mentale des mouvements

• PreSMA :

Nieuwenhuys 2008

CORTEX PARIETAL CAUDAL

• BA 5 & 7 • AIRES ASSOCIATIVES

SENSITIVES• ACTIVITES MOTRICE

DANS UN CONTEXTE SPATIAL PREDETERMINE.

AIRES et VOIES DU LANGAGE

• AIRE DE BROCA (F3, 45 et 44)

• VOIE DORSO-LATERALE : FAISCEAU ARQUE

• VOIE VENTRALE : Fx Fronto-Occipital inférieur (sous l’INSULA)

• AIRE DE WERNICKE (Gy. Supra-marginal 40 et Angulaire 39, aires Visuelles 17-19)

AIRES DU LANGAGE

Syn. de disconnexions Geschwind

CYTO-ARCHITECTONIEVARIABILITE surtout 44

SYNTAXE (DOMINANT)ou la forme de la phrase

• AB 44 (pars opercularis) traite l’information syntaxique (Dapretto et Bookheimer Neuron 24:427-432, 1999 à 3T)

• L’aspect sémantique (sens) de la phrase :– AB 47 (pars orbitalis)

(id)

EFFERENCES VERS AIRE 4 (Muscles LANGUE, LARYNX et LEVRES)

INSULA

BROCA – WERNICKE

AIRES 44 et 45 SPECIALISATION HEMISPHERIQUE

Comment les activer ?• Paradigmes de Fluence Verbale (Parmi les

tâches les plus complexes ) :– GENERER DES VERBES– GENERER DES MOTS– FORMATION CATÉGORIELLE DE MOTS– COMPLETER DES MOTS A PARTIR D’UNE

RACINE INITIALE (par ex. TRO….- TROPHEE OU TROPICAL)

• INDEX DE LATERALISATION FA Somme des activations des voxels d’un cluster avec les

coordonnées proches

• ILFAg - FAdt FAg FAdt

SPECIALISATION GAUCHE

AIRE DE DRONCKERSNature 384 : 159-161, 1996

• Gyrus precentral de l’insula dans les gyri courts de l’insula antérieur

• Stimulation profonde : manque du mot

• Lésion : Apraxie orale• Confirmée par les études

en IRMf (C.J. Price et al NeuroImage 20

(2003) S30–S41)

APRAXIE ORO-FACIALE

AIRES DE LA SYNTHESE DU LANGAGE

• INPUT VISUEL ET AUDITIF

Nieuwenhuys 2007 4ème Ed p 620

Analyse sensorielle (Wernicke)

• TRES MAL DEFINIE

• AIRES MULTIMODALES AB 40, 39, 22 et 37

• DOMINANT : – GSM, GA, GTS et GTM

postérieur

• Fonctions : Reconnaissance de la parole perçue par le Gyrus de Heschl

• Lésions : APHASIE SENSORIELLE

Interconnexion • Faisceau Arqué (ou F.Long. Supérieur)

• Classiquement entre AB22 et AB44

• Topographie : Entre le lobe temporal postérieur, Fissure latérale , GSM, Insula profonde, F3

• Mylotopie mal systématisée (Catani et al)

Fx ARQUE

•M.Catani et al Ann Neurol 2005;57:8-16

Aphasie de ConductionErreurs phonétiques et de répétition des mots (surtout grammaticaux courts : le, si, est…)

PROJECTIONS DESCENDANTES DU CORTEX MOTEUR

Nombreuses voies & Tractus

• Moelle épinière

• Noyau Rouge

• PONT

• Substance réticulée du tronc cérébral

• THALAMUS

• STRIATUM

• NOYAUX DU TRONC CEREBRAL

• 30% Origine du BA 4 et 5% issus des cellules pyramidales.

• 20 % de BA 6

• 40 % du LOBE PARIETAL

• Trajet :– Centre ovale

– Bras postérieure de la capsule interne

– Central dans le pédoncule cérébral

– Dispersion par les noyaux pontiques

– Décussation in the medulla oblongata et

– Se terminent sur les interneurones ou motorneurones alpha de la moelle épinière.

Nieuwenhuys 2008

TRACTUS CORTICO SPINAL

CORTEX – PONT CERVELET

• Fibres corticopontocerebelleuses constituent le faisceau le plus volumineux des fibres corticofuges.

• Origines : les cortex moteur et somesthésiques et font synapse sur les noyaux pontiques.

• De là, PCM puis cortex hémisphères cérébelleux.

Nieuwenhuys 2008

LOBE CEREBELLEUXFLOCCULONODULAIRE

• COORDINATION DES MUSCLES PARAXIAUX RESPONSABLE DE L’EQUILIBRE

• SYNDROME CLINICAL : ATAXIE TRONC

Young & Young

LOBE CEREBELLEUX ANTERIEUR

• CORTEX VERMIEN & PARAVERMIEN

• COORDINATION MOUVEMENTS MEMBRES

• INTENSES CONNEXIONS AVEC M EPINIERE (tractus spinocerebelleux dorsal (SEP and Friedreich ataxie)

• ROMBERG +

Young & Young

LOBE CEREBELLEUX POSTERIEUR

• CONNEXIONS RECIPROQUES MASSIVES AVEC LE CORTEX CEREBRAL

• SYNDROME LOBE POSTERIEUR :– PERTE DE COORDINATION DES

MOUVEMENTS VOLONTAIRES (ADIADICOKINESIE)

– PATIENT INCAPABLE DE DIRIGER LE MEMBRE VERS LA CIBLE (HANDICAPE PAR UN TREMBLEMENT DE MOUVEMENT)

Young & Young

TRACTUS CORTICO THALAMIQUES

• Fibres corticothalamiques sont originaires des aires corticales qui recoivent les projections thalamiques et servent de MECHANISME de contrôle en retour.

Nieuwenhuys 2008

ACTIVITES MOTRICES TRONC CEREBRAL - Mésencéphale

Le tractus rubro-spinal est facilitateur des neurones fléchisseurs et inhibiteur des extenseurs

Partie du système extra-pyramidal, connections polysynaptiques, bilaterales aux motoneurones spinaux permettant

• une adaptation posturale bilatérale et reflexe

• Un contrôle du tonus musculaire au cours du mouvement.

Nieuwenhuys 2008

ACTIVITES MOTRICES TRONC CEREBRAL

Tractus d’origine subcorticale proviennent :- - Le tractus rubro-spinal est facilitateur des neurones fléchisseurs et inhibiteur des extenseurs

- Le pont : tractus vestibulospinal et reticulospinal pontique

• le contrôle de la position de la tête• Facilitateur des neurones

moteurs extenseurs et inhibition des motoneurones fléchissseurs.

Nieuwenhuys 2008

ACTIVITES MOTRICES TRONC CEREBRAL

Tractus d’origine subcorticale proviennent :- - Le tractus rubro-spinal est facilitateur des neurones fléchisseurs et inhibiteur des extenseurs

- Le pont : tractus vestibulospinal et reticulospinal pontique

• le contrôle de la position de la tête• Facilitateur des neurones moteurs extenseurs et inhibition des motoneurones

fléchissseurs.

- le bulbe (tractus bulbo-réticulospinal, même action que le tractus rubro-spinal).

Fonctions exécutives et

CORTEX PREFRONTAL

• CAPACITES D’ADMINISTRATION

• PLANIFICATION

• JUGEMENT

CORTEX PREFRONTAL• CORTEX SENSITIF :

– DONNE DU SENS AU MESSAGE

• CORTEX PREFRONTAL INTERPOSE ENTRE :– CORTEX MOTEUR ET

CORTEX SENSITIF

– INTERFACE ENTRE PERCEPTION ET ACTION

CORTEX PREFRONTAL• ADAPTATION :

– PREPARE DE NOUVEAUX SCHEMAS DE COMPORTEMENT

– INHIBE L’ACTION AUTOUR DE PROCEDURE SURAPPRISES

ACTION INDIVIDUELLE (PERSONNELLE)

CORTEX PREFRONTAL

• SEUL CORTEX A RECEVOIR DES AFFERENCES DE TOUS LES CORTEX Y COMPRIS L’HYPOTHALAMUS

• (INTEGRATION DES FONCTIONS VEGETATIVES ET D’HOMEOSTASIE)

CORTEX PREFRONTAL

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Système limbique(messages internes)

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Système limbique(messages internes)

Système hippocampique(expériences passées)

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Système limbique(messages internes)

Système hippocampique(expériences passées)

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

NOYAUX GRIS (dont Hypothalamus)

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Système limbique(messages internes)

Système hippocampique(expériences passées)

Ctx pre FRTPlan° et contrôle

Ctx MOTEURExécution

NOYAUX GRIS (dont Hypothalamus)

CORTEX PREFRONTAL

Ctx Sensitif Associatif(Stimuli Environnementaux)

Système limbique(messages internes)

Système hippocampique(expériences passées)

Ctx pre FRTPLANIFICATION et contrôle

Ctx MOTEURExécution

NOYAUX GRIS (dont Hypothalamus)

Mémoire de travailBases Neuronales

• Exp de Furster et Alexander 1971

• Décharge neuronale du macaque pendant la phase d’attente

• (Schémas)

Mémoire de travail CORTEX PREFRONTAL

DEUX PHENOMENES

• MAINTIEN D’INFORMATIONS– Mémorisation à long-terme– Organisation de la réponse par une

programmation de l’action à venir en fonction des informations maintenues.

– MANIPULATION DE L’INFORMATION (JB Pochon et Dubois IRMf 2001 PNAS)

MANIPULATION ET MAINTIEN DE

L’INFORMATION

• MAINTIEN : PARIETAL BILATERAL

• PLANIFICATION PREFRONTAL DROIT– (JB Pochon et Dubois IRMf 2001)

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES Mémoire

de travail

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES Mémoire

de travail

PLANIFICATION

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES Mémoire

de travail

PLANIFICATION

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES Mémoire

de travail

PLANIFICATION

REPONSE

ANALYSE DE L’ ENVIRONNEMENT

Comportements dirigés vers un but (explique le test Wisconsin)

ANALYSE D ‘INFORMATIONS PERTINENTES Mémoire

de travail

PLANIFICATION

REPONSE

Recalibrage si inadéquation entre réponse et environnement

LE MALADE FRONTALN’INTEGRE PLUS SES

ERREURS

• NE CHERCHE PLUS A BIEN FAIRE

• LA SIGNIFICATION DE « c’est perdu »

CALCUL MENTAL

Simon et al Neuroimage 2004, 23:1192-1202

ATTENTIONSimon et al Neuroimage 2004, 23:1192-1202

Modifié de Nieuwenhuys 2007

TRAVAIL RESOLUTION FAUSSES EQUATIONS

Menon, Hum Brain Mapp 2002 16:119-130

RESOLUTION d’ERREURS (distractibilité du syn. Frontal)

Menon, Hum Brain Mapp 2002 16:119-130

AIRES FRONTALES DE L’OCULOMOTRICITE

• GYRUS FRONTAL MOYEN

• PORTION POSTERIEURE

• AIRE 6• AIRE PRINCIPALE

+ AIRE SUPPLEMENTAIRE

CORTEX ORBITO-FRONTAL

Vues Inférieures

Face médiale

CORTEX ORBITO-FRONTAL

RECOMPENSES

• Expériences de Schultz et Tremblay 1998– neurones anticipateurs activés par la valence affective

A VENIR• LESIONS ORBITO-VENTRALES et Jeu de

Poker (Bechara et Damasio, 94 et 96)• DESACTIVATION CINGULAIRE (JB Pochon

2002 PNAS)

CONCLUSION I• 1. Les principales voies motrices ont une origine

corticale et sous-corticale. • 2. Les fibres corticospinales prennent naissance

des aires motrices et premotrices, descendent à travers le cerveau, croisent la ligne médiane et se terminent sur des interneurones ou des motoneurones de la moelle épinière.

• 3.Les fibres corticopontocérébelleuses constituent la majeure partie des fibres of corticofuges. Elles proviennent des cortex moteurs et premoteur et font synapse dans les noyaux pontique puis vers le néocervelet.

CONCLUSIONS II• 4. Les fibres corticothalamiques ont pour origine les

aires corticales et elles recoivent des projections thalamiques créant des mécanismes de contrôle.

• 5. Les tractus d’origine subcorticale naissent – Du noyau rouge mésencéphalique (rubrospinal),

– Des noyaux pontiques (vestibulospinal and pontine reticulospinal tractus)

– Du bulbe (tractus medullar reticulospinal).

– Tous appartiennent au système extra-pyramidal, polysynaptique, bilatéral avec des connexions avec des neurones moteurs permettant des réflexes de postures et d’adaptation du tonus.