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Licence de PsychologieBases de la Psychophysiologie 1 (E35PS3)

Neuroanatomie cérébrale fonctionnelle

Gina DEVAUGina.devau@univ-montp2.fr

2012

Sommaire 2ème partie: neuro-anatomie

4- Repérage spatial

5- Système nerveux périphérique

9- Le tronc cérébral9-1. Le bulbe rachidien9-2. Le pont5 Système nerveux périphérique

5-1. Les nerfs sensitifs5-2. Les nerfs moteurs5-3. Le système autonome5-4. Les nerfs crâniens

6- Système nerveux central6-1. Les système de protection6-2. La barrière hémato-méningée

9 2. Le pont9-3. Le mésencéphale9-4. Le cervelet

10- Le diencéphale10-1. Le thalamus10-2. L’hypothalamus10-3. L’hypophyse10-4. L’épiphyse

7- La moelle épinière

8- L’encéphale8-1. Organisation histologique8-2. Vascularisation cérébral

11- Les structures sous-corticales11-1. Le striatum

11-2. Le système limbique

12- Les hémisphères cérébraux

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4- Repérage spatial, repères pour les études anatomiques

R é ti l• Repérage spatial• Vue externe• Vue ventrale• Coupe sagittale• Coupe ventrale• Coupe frontale ou coronale

4‐ Repères anatomiques

AvantR t l

ArrièreC d l

SupérieurDorsal

Organe complexe en 3DNécessité de repères spatiaux

Rostral Caudal

InférieurVentral

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Vue latérale externe

A t A ièAvant Arrière

Vue latérale gauche

Coupe sagittale

A t A ièAvant Arrière

Coupe sagittale médiane

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Vue ventrale

Avant

G h D itGauche Droite

Sillon interhémisphérique

Chiasma optique

T é éb l

Hémisphère droit

Arrière

Tronc cérébral

Cervelet

Coupe Coronale ou Frontale

Supérieur

Coupe frontale

Droite Gauche

Inférieur

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Coupe basale

Avant

Cortex frontal

Arrière

Gauche Droite

Cortex occipital

Coupe coronale ou transversale

DroiteDorsal

Gauche

Coupe coronale

Ventral

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5‐ Le système nerveux périphérique (SNP)

• Les nerfs sensitifs

Les nerfs sont constitués de fibres sensitiveset motrices très myélinisées qui innervent lapeau et les muscles striés.

• Les nerfs moteurs• Le système végétatif ou autonome

Les nerfs du système végétatif innervent lesorganes, les glandes et les muscles lisses, lesfibres sont moins myélinisées.

5‐1. Les nerfs sensitifs

Le dermatome : zone cutanée innervée par les fibressensitives d’une seule racine nerveuse. L’ensemble desdermatomes innervent tous les territoires corporels.

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Les fibres sensitives

ArrièreRéception d’information sensible et douloureuse

Terminaisons nerveuses sensiblesDendrites des neurones sensitifsNeurones en TGanglion spinal ou rachidien

Fibres nerveuses afférentes

Avant

5‐2. Les nerfs moteurs

Un nerf moteur est un ensemble d’axones de motoneurones.Ils innervent les muscles et permettent les mouvements.

Le nerf brachial

Le nerf sciatique

Les axones les plus longs du corps

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Commande de la contraction musculaire

ArrièreNerf moteur et jonction neuromusculaire

A t

Axone = fibre motriceMotoneurone

Plaque motrice

Fibres nerveuses efférentes

Avant

5‐3. Le système nerveux autonome

Le système nerveux végétatif contrôle les fonctions involontaires.Il est composé de 2 systèmes antagonistes:Il est composé de 2 systèmes antagonistes:le système sympathique et le système parasympathique.

- Le système sympathique mobilise les ressources énergétiques pour faire face à des situations critiques : les émotions (la peur), de danger (la fuite), de stress…

- Le système parasympathique participe à la récupération des énergies consommées par l’activation du système sympathique.

Les 2 systèmes contribuent à l’homéostasie, au maintien des équilibres des fonctions physiologiques.

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Cibles du système autonome

Le système sympathique Le système parasympathique

Chaîne desChaîne des ganglions sympathiques

Les neurones post-ganglionnaires sympathiques libèrent de la NA

Les neurones ganglionnaires et post-ganglionnaires parasympathiques libèrent de l’ACh

Ces réponses végétatives sont des réponses réflexes et inconscientes. 

5-4. Les nerfs crâniens

12 paires de nerfs crâniens

Innervation du visage et du cou

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Les nerfs crâniens

Nerfcrânien

Nom Nature Fonction

Nerf  I Olfactif Sensoriel Olfaction

Nerf  II Optique Sensoriel Vision

Nerf  III Oculomoteur Moteur Œil

Nerf  IV Pathétique Moteur

Nerf  V Trijumeau Moteur Mastication

Nerf  VI Oculaire externe Moteur Œil

Nerf  VII Facial Moteur Visage

N f VIII S A i S i l A di i E ilibNerf  VIII Stato‐Accoustique Sensoriel Audition et Equilibre

Nerf  IX Glossopharyngien Mixte Langue Palais

Nerf  X Vague Pneumogastrique

Mixte Respiration, DigestionCardiaque

Nerf  XI Spinal Moteur Cou

Nerf  XII Hypoglosse Moteur Déglutition

6‐ Le système nerveux central (SNC)

• Les systèmes de protection• La moelle épinière• Le tronc cérébral• Le diencéphale• Les structures sous-corticales• Les hémisphères cérébraux

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6‐1. Les systèmes de protection

L t tiLes protections osseuses:• L e crâne• Les vertèbres

Les protections membranaires : Les méninges• La dure-mère• L’arachnoïde• La pie-mère• La pie-mère

Les méninges

La dure-mère : membrane résistante protectrice

L’arachnoïde : synthèse du liquide céphalo-rachidien (LCR)

La pie-mère : membrane très vascularisée nourricière

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6‐2. La barrière hémato‐méningée (BHM)

La barrière hémato-méningée (BHM) : protège le cerveau de nombreux agents pathogènes, filtre l’entrée de nombreuses molécules et la sortie de métabolites.

Cette barrière est constituée de cellules avec des jonctions serrées : les cellules endothéliales des capillaire sanguins et les prolongements astrocytaires.

La BHM sélectionne les molécules par la taille des molécules mais aussi par leur nature. Exemple de molécules:Exemple de molécules:

traversant la BHM : Le glucose (Glc)ne traversant pas la BHM : la dopamine (DA)

Lorsque cette barrière est détériorée les agents infectieux peuvent entrer dans le cerveau. Synonyme : barrière hémato-encéphalique

Le liquide céphalorachidien (LCR)

Liquide biologique produit par les cellules des plexus choroïdes dans les pventricules et par les cellules de l’arachnoïde.

Zone d’échanges dans le cerveau.

Rôle d’amortisseur des mouvements et des chocs du SNC

Circulation dans l’espace arachnoïdien et à travers les ventricules.

Prélèvement de LCR par ponction lombaire,Injection lors d’une anesthésie péridurale.

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Les ventricules cérébraux (LCR)

Les ventricules latéraux

V t i l IIIVentricule III

Aqueduc de SylviusVentricule IV

Le canal de l’épendyme

7‐ La moelle épinière

DorsalVoies myélinisées de conduction Centre d’intégration

Droite Gauche

Corne latérale

Corne dorsale

Corne ventrale

Voies sensitives et nociceptivesAscendantesFaisceau de Goll et Burdach

V i t i

Ventral

Corne ventraleVoies motrices descendantesFaisceau cortico-spinal = Faisceau pyramidal

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Centre intégrateur : L’arc réflexe

ArrièreVoie afférente sensitiveNeurone sensitif Voie afférente sensitiveNeurone sensitif

Ganglion rachidienRacine dorsale

Interneurone

MotoneuroneCorne antérieure

Avant Voie efférente motriceCorne antérieure

Intégration ultrarapide inconsciente – réponse automatique : réflexe

8‐ L’encéphale

• Le cerveau• Le télencéphale• Le diencéphale

• Le tronc cérébral• Le mésencéphale• Le pont• Le bulbe rachidien

• Le cervelet

(Sylvius)

• Le cervelet

Schéma représentant une coupe sagittale du cerveau.

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8‐1. organisation histologique

Les cellules neuronales, principalement neurones et cellules gliales, constituent le tissu cérébral.

Les corps cellulaires des neurones ou somas sont regroupés en 3 structures:• en noyaux = ganglions, les somas sont groupés de manière dense • en couches stratifiées dans les cortex cérébraux et• en couches stratifiées dans les cortex cérébraux et cérébelleux• en réticulé, les somas sont dispersés dans un réseau diffus, la réticulée du tronc cérébral.

8‐2.  Vascularisation cérébrale

Le cerveau est très richement vascularisé par les artères cérébrales qui se divisent en capillaires qui irriguent tous le territoire cérébral.

Vue de face

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8‐2.  Vascularisation cérébrale

La circulation sanguine apporte au cerveau tous les

Une ischémie ou une hémorragie provoque une diminution

éléments dont il a besoin pour fonctionner. Notamment l’oxygène (O2) qui diffuse à travers les cellules et le glucose (Glc) qui traverse la BHM. Le cerveau pèse 2% du poids du corps et consomme 20% de l’O2 inspiré.

d’apport d’O2. Un manque d’O2 est une hypoxie, une absence totale est une anoxie.Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) :120 000 personnes/an

9‐ Le tronc cérébral

• Le tronc cérébralLe tronc cérébral• Le mésencéphale• Le pont• Le bulbe rachidien

• Le cervelet

(Sylvius)Schéma représentant une coupe sagittale du cerveau.

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9‐1. Le bulbe rachidien

Le bulbe rachidien est la partie

Noyau Magno-cellulaire (neurones géants)Noyau du Raphé (neurones 5-HT)Noyaux vestibulaires

pinférieure du tronc cérébral, c’est la partie intermédiaire entre le pont et la moelle épinière.

yNoyaux cochléairesNoyaux du complexe Olivaire.• La Réticulée bulbaire.

Faisceaux : les voies de conduction. Les voies motrices (pyramidales) se croisent juste sous le bulbe rachidien, décussation des voies motrices. Le cortex moteur gauche commande la partie droite du corps.

Les noyaux du raphé

Le raphé: les neurones sérotoninergiquesLa sérotonine = 5‐HydroxyTryptamine (5‐HT)

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9‐1. Le bulbe rachidien

Bulbe rachidien intermédiaire entre

Implications fonctionnelles:• Conduction des informations motrices et sensitives;

Bulbe rachidien intermédiaire entre le pont et la moelle épinière.

• Régulation des automatismes respiratoires et cardiaques.

9‐2. Le pont

Le pont de Varole ou protubérance annulaire constitue le plancher du IVème ventricule.

Les Noyaux (droit et gauche) : Noyau du locus coeruleusNoyaux vestibulairesNoyaux cochléairesLa réticulée pontiqueLa réticulée pontique

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Le pont

Le locus coeruleus contient des neurones noradrenergiques (NA).

9‐2. Le pont

Implications fonctionnelles :Conduction et régulation motrice Contrôle de l’équilibreConduction auditiveConduction sensitive

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9‐3.  Le mésencéphale

Le mésencéphale, partie supérieure du tronc cérébral, constitue l’intermédiaire entre le diencéphale et le pont

Les noyaux du mésencéphale (droit et gauche) :• Le tectum contient les tubercules quadrijumeaux ou colliculi (inférieur et supérieur);Le tegmentum contient• L’Aire Tegmentale ventrale et la substance noire,

b t ti i l i ( DA)

constitue l intermédiaire entre le diencéphale et le pont.

substantia nigra ou locus niger (neurones DA)• Le noyau rouge• Le noyau oculomoteur.

• Réticulée mésencéphalique activatrice.

Le mésencéphale

Aire tegmentale ventrale et la substance noire contiennent des neurones dopaminergiques (DA).

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9‐3.  Le mésencéphale

Le mésencéphale intermédiaire entre le diencéphale et le pontle diencéphale et le pont.

Implications fonctionnelles :La substance noire, dans le régulation motrice, La réticulée mésencéphalique dans la régulation de l’éveil,Le noyau rouge relais entre la moelle épinière leLe noyau rouge relais entre la moelle épinière, le cervelet et le cortexLe colliculus supérieur est un relais visuel du réflexe vestibulo-oculaireLe colliculus inférieur est un relais auditif.

9‐4. Le cervelet

Le cervelet est séparé du tronc cérébral

Le cervelet est constitué :Les hémisphères cérébelleuxLe vermis médian

par le IVème ventricule.

(Sylvius)Schéma représentant une coupe sagittale du cerveau.

Le vermis médianLes noyaux profonds

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9‐4. Le cervelet

Structure:- 2 hémi-cervelets et un vermis médian.Les faisceaux de fibres myélinisées-Les faisceaux de fibres myélinisées

constttuent l’arbre de vie- Le cortex cérébelleux qui contient les cellules de Purkinje qui séparent la couche granulaire et la couche moléculaire.- Les noyaux profonds du cervelet, le floculus et le nodulus formant l’archéocervelet

Schéma représentant le cerveau en coupe sagittale du cerveau et

Implications fonctionnelles:Centre de l’équilibre et de la postureCoordination motrice : Coordination et synchronisation des gestesApprentissage moteur

Schéma représentant le cerveau en coupe sagittale du cerveau et montrant le cervelet section passant par le vermis médian (Sylvius).

10. Le diencéphale

Région centrale du cerveau qui contient:‐ Le thalamus

‐ L’épiphyse‐ L’hypothalamus

‐ L’hypophyse

Thalamus

EpiphyseHypothalamusHypophyseHypophyse

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10.1 Le thalamus

Structure:Le thalamus est un ensemble de noyaux localisés au centre du cerveau:Le noyau latéral genouillé, Le noyau genouillé médian. Le thalamus est connecté au cortex, au striatum, à l’hypothalamus, au mésencéphale.

Implications fonctionnelles :Le thalamus est un centre relais qui trie, filtre et redirige les informations sensorielles visuelles, auditives et somésthésiques, et les informations motrices.

Le thalamus est aussi impliqué dans la prise de conscience sensori-motrice.

10.2 L’hypothalamus

L’hypothalamus est un ensemble de noyaux localisés sous le thalamus:Le noyau supra-chiasmatiqueLes noyaux para-ventriculaires

L’hypothalamus est impliqué dans les régulations physiologiques des processus de survie.- Survie de l’individu: contrôle de l’énergie (thermorégulation), le contrôle de la satiété et de la soif…- Survie de l’espèce contrôle de la reproduction.

Régulation de la libération d’hormones par des Hormones de stimulation ou- Régulation de la libération d hormones par des Hormones de stimulation ou de ‘inhibition

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10.3 L’hypophyse

Structure:Structure:L’adéno-hypophyseLa neuro-hypophyse

Implications fonctionnelles:L’adéno-hypophyse, production et libération d’hormones

- l’hormone de croissance (GH, Growth Hormon) - l’hormone de stimulation de la thyroïde (TSH)- l’hormone corticotrope (ACTH)- les hormones sexuelles (FSH et LH)

La neuro-hypophyse, libération d’hormones- la vasopressine- l’ocytocine

10.4 L’épiphyse

L’épiphyse ou glande pinéale est impliquée dans la synchronisation des rythmes biologiques en relation avec l’alternance circadienne, jour/nuit.

Synthèse et libération en fin de nuit de la mélatonine par les pinéalocytes.

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11. Les structures sous‐corticales

Les structures sous-corticales sont constituées:- du striatum ou ganglions de la base- du système limbique- du noyau accumbens- cortex cingulaire- cortex entorhinal

11.1 Le striatum

Structure :- Le noyau caudé- Le putamen- le globus pallidus- le noyau lenticulaire

Implications fonctionnelles :Régulation de la motricité- Régulation de la motricité

- Apprentissage moteur- Mémoire motrice

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Les ganglions de la base

Communication entre les 2 hémisphères

Ventriculelatéral

Matière grise (marron clair)Matière blanche (beige clair)

11.2 Le système limbique

Hippocampe

Amygdale

Schéma représentant le système limbique

AmygdaleBulbe olfactif

6: cortex frontal5: corps calleux

12: thalamus

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11.2 Le système limbique

Structures et fonctions :L’hi- L’hippocampe

Traitement et consolidation de la MémoireMémoire spatiale, cellules de localisationContrôle des émotions

- l’amygdaleRéaction à la peurRéaction au stressRéaction au stressRéaction à la nouveauté

- le bulbe olfactifMémoire olfactive

- le septum

Avant Arrière

12. Les hémisphères cérébraux

Les hémisphères

Hémisphère droit et Hémisphère gaucheSéparés par un

Les hémisphères

p pSillon inter‐hémisphérique.

Photo  montrant une vue externe gauche  du cerveau.

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Les 4 lobes cérébraux: frontal, temporal, pariétal et occipital

Avant

Lobe frontal (rouge)Lobe temporal (vert)Lobe pariétal (bleu)Lobe occipital (rose)

Les lobes cérébraux

Chez l’humain, les hémisphères cérébraux représentent la partie qui s’estle plus développé au cours de l’évolution Une vue externe montre des

4 lobes: frontal, temporal, pariétal et occipital

Scissure de Sylvius entre les lobes temporaux, frontaux et pariétaux

Scissure de Rolando entre le lobe frontal et le lobe pariétal

le plus développé au cours de l’évolution. Une vue externe montre descirconvolutions ou gyrus et des sillons. Les sillons les plus profonds ouscissures délimitent les lobes.

Scissure pariéto‐occipitale entre le lobe pariétal et le lobe occipital

Connexion par les fibres du corps calleux.

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Architecture corticale

Couche granulaire

Projection terminaisons sensorielles

Grands neurones pyramidaux

Neurones pyramidaux 

g

Neurones pyramidaux 

Couche polymorphe

Le cortex cérébral: Épaisseur de 2 à 4 mm, Stratifié en 6 couches.

p y p

Le corps calleux

Communication entre les 2 hémisphères

Ventriculelatéral

Matière grise (marron clair)Matière blanche (beige clair)

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Neurones corticaux

Organisation en réseaux, Contacts synaptiques.

Les aires de Brodmann

Relations structure‐fonction

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Imagerie cérébrale fonctionnelleInformations sur les relations entre les structures cérébrales et les fonctions.

Lien entre activité

Tomographie à émissions de positons (PET)

Lien entre activité cérébrale et le débit sanguin, mesure indirecte avec un traceur radioactif.

Hémisphère gauche

IRM fonctionnelle

Lobe pariétal

actif durant des tâches de reconnaissanceVue externe

Vue interne

Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (fRMI).

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Les fonctions des hémisphères cérébraux

Intégrations des informations sensoriellesIntégrations des informations motricesDéveloppement des fonctions cognitives

Aires corticales sensorielles, motrices et associatives.

A t A ièAvant Arrière

Vue externe de l’hémisphère gauche

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Références:

LivresNeurosciences de Purves et al., Ed De Boeck UniversitéAtlas du cerveau d’Hanaway et al Ed De Boeck UniversitéAtlas du cerveau d Hanaway et al., Ed De Boeck Université

Sites WebLe cerveau à tous les niveaux: http://lecerveau.mcgill.ca/Gene to cognition: http://www.g2conline.org/