Neuroscience: Fundamentals, Physiology, and Technology

Présentation générale des Neurosciences Partiels: 30% CM, 60% TD, 10% recherche perso. Contenu: Neurosciences et généralité, neuroanatomie descriptive, bases de la neurophysiologie, base somatotopie, contrôle moteur, réflexe, locomotion, posture, handicap et neuroprothèses, physiologie des troubles moteurs.

Les Neurosciences : Définition et Histoire

Qu'est-ce que les Neurosciences ?

Ensemble des disciplines étudiant le système nerveux sur les plans structurel et fonctionnel.

Histoire des Neurosciences : Repères Clés

• Fin 19ème – Début 20ème : Émergence des Neurosciences.

• Trépanation : Opération chirurgicale directe sur le cerveau.

• Aristote : Lien entre cœur et cerveau.

• Galien : Père de la neuroanatomie, il définit les parties du cerveau.

• Broca : Découverte de l'aire du langage (lésion chez un patient aphasique).

• Ramon y Cajal et Golgi : Le neurone est l'unité fonctionnelle.

• Brodmann : Cartographie cérébrale (aires cérébrales).

• Aujourd'hui : IRM (Imagerie par Résonance Magnétique).

Développement et Anatomie du Système Nerveux

Développement Embryonnaire du SNC

1. J1 à J25 : Formation du tube neural.

2. J35 à J50 : Subdivisions en différentes parties principales.

3. J100 : Maturation.

Anatomie du Système Nerveux

• SNC (Système Nerveux Central) : Encéphale + Moelle épinière.

• SNP (Système Nerveux Périphérique) : Nerfs crâniens + Nerfs rachidiens.

Neuroanatomie Descriptive du SNC : Plans de Coupe

Référentiel essentiel pour localiser les structures.

• Frontal ou coronal :

  • Face antérieure ou ventrale : Vers l'avant.

  • Face postérieure ou dorsale : Vers l'arrière.

• Sagittal :

  • Face médiale : Proche de la ligne médiane.

  • Face latérale : Loin de la ligne médiane.

• Transversal :

  • Face supérieure : Au-dessus du point d'origine.

  • Face inférieure : En dessous du point d'origine.

  • Rostral : Vers la tête.

  • Caudal : Vers la partie inférieure de la moelle.

• Proximal : Proche de la coupe.

• Distal : Loin de la coupe.

• Controlatéral : Partie opposée de la structure.

• Ipsilatéral : Du même côté.

Protection du Système Nerveux

Double protection : externe et interne.

Protection Externe :

Matériel (crâne, vertèbres).

Protection Interne :

Barrière hémato-encéphalique :

• Régule le passage des molécules du sang vers le cerveau.

Méninges :Enveloppes protectrices du cerveau et de la moelle épinière.

• Dure-mère :

  • Première couche de protection épaisse.

  • Espace extradural : Hématomes fréquents (artères).

  • Espace sous-dural : Hématomes moins fréquents (veines).

• Arachnoïde :

  • Fine, émet des travées.

  • Comprend des villosités arachnoïdiennes.

• Pie-mère :

  • Fine et transparente, collée à la surface du cerveau.

Liquide Céphalo-Rachidien (LCR) :Coussin liquidien protégeant le cerveau.

• Produit par les plexus choroïdes dans les ventricules cérébraux.

• S'écoule dans l'espace sous-arachnoïdien.

• Réabsorbé par le sang au niveau des villosités arachnoïdiennes.

• Hydrocéphalie : Accumulation pathologique du LCR.

Organisation du Cerveau

Hémisphères Cérébraux (Télencéphale)

Le siège des fonctions cognitives supérieures.

• Deux hémisphères : Unis par le corps calleux et les commissures interhémisphériques.

• Quatre lobes principaux : Séparés par des sillons et scissures profonds.

  • Lobe de l'insula : En profondeur de la scissure de Sylvius.

• Circonvolutions ou gyri : Replis à la surface des lobes.

• Cortex : Surface totale de 2,5m² à l'âge adulte.

  • 2% du poids corporel.

  • 14% du débit cardiaque.

  • 20% de l'O₂ corporel.

  • Pas de réserve énergétique.

Structures Sous-Hémisphériques (Sous-corticales)

Impliquées dans des fonctions vitales et le contrôle moteur.

Noyaux Cérébraux (Ganglions de la Base) :

Clés pour le contrôle du mouvement.

• Contrôle des mouvements.

• Dysfonctionnements :

  • Hyperkinésie : Exagération des mouvements.

  • Akinésie : Absence de mouvement.

  • Bradykinésie : Mouvement limité.

• Striatum : Noyau caudé + Putamen.

• Globus Palidus (interne et externe).

• Noyau sous-thalamique et substance noire.

Thalamus :

Le centre de relais sensoriel du cerveau.

• 80% du diencéphale.

• Constitué de noyaux de cellules nerveuses projetant sur les hémisphères.

• Relais et tri de l'information sensorielle.

Hypothalamus :

Contrôleur des fonctions végétatives.

• Petite portion du diencéphale.

• Contrôle des organes végétatifs.

Cervelet :

Coordinateur des mouvements.

• 11% du volume du cerveau, mais 50% des neurones.

• Situé dans la fosse postérieure.

• Relié au tronc cérébral par 3 paires de pédoncules cérébelleux.

• Impliqué dans le contrôle du mouvement.

Tronc Cérébral :

Pont vital entre le cerveau et le corps.

• Mésencéphale + Pont + Bulbe rachidien.

• Départ des nerfs crâniens.

Moelle Épinière :

Autoroute de l'information nerveuse.

• S'étend de C1 à L1/L2.

• Protection : Vertèbres, méninges et LCR.

• Aspect segmenté.

• Départ des nerfs rachidiens impliqués dans le mouvement.

Vascularisation du Système Nerveux

Vascularisation Artérielle Encéphale : Apports Principaux

Assure un apport sanguin continu au cerveau.

• Polygone de Willis :

  • Origine des artères cérébrales.

  • Peut être incomplet chez certains individus.

  • Rôle important lors des AVC (perméabilité).

• Artères cérébrales.

Vascularisation Médullaire

Irrigue la moelle épinière.

• Vertical : Artère spinale antérieure et artère spinale postérieure.

• Horizontale : Artères segmentaires.

Neurophysiologie : Fonctionnement des Cellules Nerveuses

Cellules Gliales (90% du cerveau)

Soutien essentiel pour les neurones.

• Soutien aux neurones.

• Protection et nutrition.

• Neurotransmission (rôle en étude).

• Astrocytes : Nutrition + modulation activité neuronale.

• Oligodendrocytes : Myélinisation.

• Microglie : Apport énergétique.

Neurones (Unité Fonctionnelle)

La base de la communication nerveuse.

• Cellules excitables.

• Pas de reproduction (rares exceptions).

• Longévité ++.

• Neurotransmission + Transmission de la commande nerveuse (influx nerveux).

• Corps cellulaire.

Classification Structurale des Neurones :

Variété de formes pour des fonctions diverses.

• Selon le nombre de terminaisons nerveuses.

• Selon la forme du corps cellulaire.

Classification Fonctionnelle des Neurones :

• Neurones sensitifs = neurones afférents.

• Neurones d'association : Lien entre les deux.

• Neurones moteurs = neurones efférents.

• Neurones neuroendocriniens.

Nerfs :

Ensemble de plusieurs neurones.

• Nerfs sensitifs, moteurs ou mixtes.

Propagation de l'Influx Nerveux

Le message électrique du système nerveux.

Potentiel Membranaire de Repos :

L'état "prêt à l'action" du neurone.

• Au repos, charge négative à l'intérieur, positive à l'extérieur.

• Différence de charge : -30 à -90 mV.

Potentiel Gradué et Potentiel d'Action :

Les signaux électriques du neurone.

• Potentiel gradué : Propagation locale.

• Potentiel d'action : Propagation sur de grandes distances (loi du tout ou rien).

Propagation de l'Influx Nerveux au sein d'un Neurone :

• Vitesse de conduction :

  • Dépend du diamètre de l'axone et de la myélinisation.

  • De 3 à 300 Km/h.

Synapse :

Point de communication entre neurones.

• Structure assurant la communication entre deux ou plusieurs neurones (neurotransmission).

Potentiels Post-Synaptiques :

Détermination de la réponse neuronale.

• Potentiel post-synaptique excitateur (PPSE).

• Potentiel post-synaptique inhibiteur (PPSI).

• Addition des informations des multiples synapses détermine la commande nerveuse.

Circuits Neuronaux :

Organisation complexe pour la neurotransmission.

• Circuit en boucle de rétroaction (feedback) : Une partie de l'information est renvoyée à l'entrée.

• Circuit oscillant : Contrôle les comportements rythmiques (battement cardiaque, respiration).

Neurotransmetteurs :

Les messagers chimiques du cerveau.

Bases Somatotopie et Récepteurs Sensoriels

Codage de l'Information Sensorielle :

• Modalité.

• Intensité.

• Durée.

• Localisation.

Types de Stimuli et Récepteurs :

• Mécanique.

• Thermique.

• Chimique.

• Photosensible.

• Réflexe, volontaire, sensation, perception...

Récepteurs Sensoriels :

Portes d'entrée de l'information.

• Site transducteur (reçoit l'info).

• Site générateur (dispatch info).

Classification des Récepteurs :

• Chémorécepteur.

• Photorécepteur.

• Mécanorécepteur (sensible aux déformations mécaniques).

• Thermorécepteur.

• Nocicepteur.

Emplacement des Récepteurs :

• Intérocepteurs : À l'intérieur de l'organisme.

• Extérocepteurs : À la surface de la peau.

• Propriocepteurs : Au sein d'un organe.

Récepteurs Cutanés (Mécano-récepteurs) :

Responsables du toucher et de la sensibilité cutanée.

• Corpuscules de Meissner :

  • Localisation : Couches superficielles (jonction derme-épiderme).

  • Spécificité : Mouvements légers de surface, vibrations lentes.

  • Fonction : Discerner 2 stimulations rapprochées, détecter texture.

• Disque de Merkel : Formes, bords et textures.

• Corpuscules de Pacini :

  • Localisation : Couches profondes + tissu sous-cutané.

  • Spécificité : Stimuli mobiles, vibrations rapides.

  • Fonction : Sentir globalement le contact, détecter déplacement d'objets.

• Corpuscules de Ruffini : Étirements persistants produits par les mouvements des doigts.

Propriocepteurs :

Sensation de position et de mouvement du corps.

• Corpuscules de Ruffini et Pacini.

• Fuseaux neuromusculaires.

• Organes neurotendineux de Golgi.

Homunculus Sensorimoteur :

Représentation corticale du corps.Représentation des zones du corps au niveau du cortex en fonction de la densité des récepteurs sensorimoteurs.

Plasticité Cérébrale (Corticale) :

La capacité du cerveau à se réorganiser.Modification de circuits existants ou construction de nouveaux circuits (neurogenèse).

• Exemples :

  • Réorganisation corticale après amputation d'un doigt (singe).

  • Modification du cortex somesthésique sous l'effet de l'apprentissage.

  • Élargissement de la représentation du doigt lecteur chez les aveugles.

  • Membres fantômes chez la personne amputée.

Aires Cérébrales (Brodmann) :

• 52 aires corticales.

• Fonction de leur architecture histologique et de leur rôle.

Organisation et Fonctions du Cortex Cérébral :

Spécialisation et intégration des fonctions.

• Organisation en 6 couches dans le cortex cérébral.

  • Couche I : Moléculaire (axones et dendrites).

  • Couche II : Granulaire externe (cellules réceptrices).

  • Couche III : Pyramidale externe (cellules effectrices).

  • Couche IV : Granulaire interne (projection voie sensorielle).

  • Couche V : Pyramidale interne (projections voies motrices).

  • Couche VI : Polymorphe.

• Aires :

  • Motrice.

  • Sensitive.

  • Associative primaire et multimodale.

• Liées entre elles, identifiées par des simulations.

• Ex : Phineas Gage (lésion frontale, changement de personnalité).

Contrôle Moteur et Réflexes

Définition du Mouvement :

Changement de position du corps ou d'une de ses parties.

Contrôle Moteur :

Le système nerveux dirige l'action motrice.Contrôle qu'exerce le système nerveux sur l'action motrice (contractions et extensions musculaires).

• Mouvements volontaires : Contrôle cortical.

• Mouvements involontaires et automatiques : Contrôle spinal (moelle épinière) et du tronc cérébral.

• Fait appel à des structures corticales et sous-corticales.

  • Moelle épinière : Centrale pour l'information motrice.

Moelle Épinière (Rôle Moteur) :

Centre de l'intégration motrice.

• Voies ascendante et descendante.

Unité Motrice :

Le lien entre le système nerveux et le muscle.

• Fibre musculaire innervée par un motoneurone (alpha, gamma ou beta).

• Une fibre musculaire ne peut être innervée par deux motoneurones.

Jonction Neuromusculaire (Synapse Neuromusculaire) :

Transmission du signal nerveux au muscle.

Réflexe :

Réponse involontaire à une stimulation.Activité involontaire d'un effecteur en réponse à une stimulation.

5 Éléments Essentiels pour un Réflexe :

1. Récepteurs sensoriels.

2. Neurones sensitifs afférents.

3. Centre d'intégration dans le SNC.

4. Neurones efférents.

5. Effecteurs.

Récepteur sensoriel --voie afférente--> Intégration (SNC) <--voie efférente-- Effecteur

2 Types d'Arcs Réflexes :

• Monosynaptique :

  1. Stimulation du récepteur d'origine interne.

  2. Une synapse entre neurone afférent/efférent.

• Polysynaptique :

  1. Stimulation du récepteur d'origine externe.

  2. Un ou plusieurs interneurones entre neurones afférent/efférent.

Réflexe Myotatique :

Contrôle de la longueur musculaire.

• Monosynaptique.

• Contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement.

• Récepteur : Fuseau neuromusculaire (FNM).

• Phénomène de facilitation.

• Excitation des muscles synergistes.

• Innervation réciproque : Modification du signal des muscles antagonistes (inhibiteur en excitateur).

• Quand le muscle se contracte, le FNM se détend et perd sa sensibilité.

• Boucle gamma : Maintient un étirement suffisant des fuseaux (motoneurone gamma).

Réflexe Myotatique Inverse (RMI) :

Protection contre la force excessive.

• Polysynaptique inhibiteur.

• Baisse de contraction musculaire pour protéger le muscle d'une force excessive.

• Récepteurs : Organes neurotendineux de Golgi.

• Innervation réciproque : Interneurone modifie le signal inhibiteur en excitateur pour les motoneurones Alpha des muscles antagonistes.

Résumé :

• RM : Contraction agoniste + inhibition du RM de l'antagoniste.

• RMI : Relâchement agoniste + contraction de l'antagoniste.

Réflexe de Flexion :

Retrait face à un stimulus douloureux.

• Éloigner un membre d'un stimulus douloureux.

• Polysynaptique extrinsèque.

• Concerne plusieurs segments de moelle épinière.

• Innervation réciproque :

  • Excitation des motoneurones innervant les fléchisseurs.

  • Inhibition des motoneurones innervant les extenseurs.

Réflexe d'Extension Croisée :

Maintien de l'équilibre lors d'un réflexe de flexion.

• Extension du membre controlatéral pendant le réflexe de flexion.

• Maintien de l'équilibre.

• Double innervation réciproque.

• Afférences se projettent sur d'autres interneurones.

• Ces interneurones se projettent sur les motoneurones innervant les muscles du membre opposé pour des messages contraires.

Réflexes Archaïques :

Indicateurs de maturation neurologique.

• Réflexe de préhension (grasping) :

  • Réflexe archaïque.

  • Disparaît vers le 3/4ème mois.

  • Développement du cerveau exerce un contrôle inhibiteur.

• Réflexe plantaire (de Babinski) :

  • Réflexe archaïque.

  • Disparaît vers le 6ème mois.

  • Lié à la maturation du système moteur.

  • Persistance chez l'adulte = signe de troubles neurologiques.

Système Vestibulaire et Posture

Système Vestibulaire :

Le sens de l'équilibre et du mouvement.Perception des mouvements de translation (3 axes) et de rotation. Localisé dans l'oreille interne.

• Noyau vestibulaire → tronc cérébral (bulbe rachidien).

• Formé de 2 structures remplies d'endolymphe.

• Récepteur sensoriel : Cellules ciliées.

• Fonctionnement : Déplacement de l'endolymphe due à l'inertie lors du mouvement.

Réflexes Vestibulaires :

• Réflexe vestibulo-oculaire : Fixer le regard sur un objet quand la tête bouge (regard dans le sens inverse du mouvement de la tête).

• Réflexe vestibulo-spinal : Maintien de l'équilibre.

• Réflexe vestibulo-nucal : Stabilisation de la tête et du regard quels que soient les mouvements du tronc.

Posture :

Position du corps et son contrôle.Positions relatives des différentes parties du corps. Mélange de mouvements involontaires et volontaires.

Contrôle Postural :

Ajustement de la posture pour l'équilibre.Modification de la posture pour un équilibre dynamique ou statique.

• Équilibre : (Lois de Newton).

• Perception des informations :

  • Déplacement de la tête, modification de l'environnement.

  • Perception accélération et rotation (réflexes vestibulaires).

  • Perception changements mécaniques (réflexes myotatiques).

  • Conscience des mouvements du corps.

Intégration d'informations (Cortex Somatosensoriel) :

• Comparer, Trier, Fusionner.

Rôle du Cervelet dans la Posture :

• Maintien du tonus musculaire/pesanteur.

• Ajustement du tonus musculaire (mouvement volontaire).

• Posture dynamique.

• Stabilisation.

Rôle du Contrôle Volontaire :

Donner un poids aux informations sensorielles.

• Dynamique rapide : Conditions environnementales.

• Dynamique lente : Vécu et apprentissage (ex : sport, aveugle).

Contrôle de la Locomotion

Les 3 Niveaux de Contrôle face à l'Environnement :

• Contrôle cérébral :

  • Initiation de la marche.

  • Adaptation de la locomotion à l'environnement.

• Générateurs Spinaux de Rythme (CPG) :

  • Responsables de l'automaticité de la marche.

• La capacité à faire autre chose en marchant est un bon indicateur de santé.

Cycle de la marche de Vinck : Partie automatique (Générateur spinal = X fois mouvements de flexion/extension croisée).

La Moelle Épinière, Centre de Contrôle de la Marche :

• Découverte par les travaux de Grillner.

• Sherringtown et Brown : Récupération de la marche chez le chat après stimulation de la moelle épinière.

• Chez l'homme : Contrôle cortical nécessaire.

Voies Motrices

Afférences à partir desquelles sont exécutées les commandes motrices.

Types de Voies Motrices :

• Cortex cérébraux (régions motrices) --pyramidal--> Moelle épinière.

• Tronc cérébral --> Extrapyramidal.

• Le contrôle latéral se fait grâce à des décussations (changement de côté de la voie).

Voies Motrices Principales (Système Pyramidal) :

• Origine : Neurones pyramidaux du cortex cérébral.

  • Cortex moteur primaire (lobe frontal).

  • Régions prémotrices.

  • Cortex sensorimoteur (somatosensoriel).

• Innervation : Motoneurone alpha des muscles.

• Voie corticospinale latérale : Motricité fine et distale.

• Voie corticospinale ventrale : Motricité axiale.

Voies Motrices Secondaires (Système Extrapyramidal) :

• Voie rubrospinale :

  • Origine : Cortex moteur primaire.

  • Transit : Noyaux rouges du mésencéphale.

  • Innervation : Motoneurone alpha des muscles.

  • Fonction : Régulation du tonus musculaire de la partie distale des membres.

• Voie réticulospinale :

  • Origine : Cortex moteur primaire.

  • Transit : Noyaux de la formation réticulée (bulbe rachidien).

  • Innervation : Motoneurone alpha des muscles.

  • Fonction : Maintien de l'équilibre en faisant varier le tonus des muscles posturaux.

• Voie tectospinale :

  • Origine : Cortex moteur primaire.

  • Transit : Colliculi supérieurs du mésencéphale.

  • Innervation : Motoneurone alpha des muscles.

  • Fonction : Régie les mouvements de la tête en fonction des stimuli visuels.

• Voie vestibulospinale :

  • Origine : Cortex prémoteur.

  • Transit : Noyaux vestibulaires.

  • Innervation : Motoneurone alpha des muscles.

  • Fonction : Maintien l'équilibre en position debout et pendant la marche.

Contrôle Central des Mouvements Volontaires

Le processus complet de l'action.Implique le contrôle central.

1. Intention : Identification du but de l'action (informations sensorielles, émotions, motivation...).

2. Planification : Sélection de la réponse (repérage cible/effecteurs, stratégies motrices).

3. Programmation : Choix des muscles à mobiliser.

4. Exécution : Codage du mouvement volontaire en interprétant le programme moteur → motoneurones alpha.

5. Correction : Modification de la réponse en cours avec des afférences sensorielles.

Types de Mouvements et Boucles de Contrôle :

• Mouvements lents (boucle fermée) : Décision → Programmation → Action (Correction par les sens).

• Mouvements rapides ou balistiques (boucle ouverte) : Décision → Programmation → Action.

Rôle des Aires Cérébrales dans le Contrôle Moteur Volontaire :

• Aires préfrontales : Prise de décision et évaluation des conséquences de l'action. Reçoivent les infos des cortex somatosensoriels et associatifs.

• Cortex prémoteur et moteur supplémentaire : Élaboration des séquences motrices.

  • Cortex prémoteur : Muscles proximaux.

  • Cortex moteur supplémentaire : Muscles distaux.

• Noyaux gris centraux (ganglions de la base) : Mise en place des modalités du mouvement.

  • Type de muscle, ordre, force de contraction.

  • Boucle cortico-sous-corticale.

  • Striatum = Noyau caudé + Putamen.

  • Programmation et contrôle des mouvements complexes.

  • Fonctionnement : voie directe (production) et voie indirecte (inhibition).

• Cortex moteur primaire : Reçoit les afférences des aires corticales et structures sous-corticales → efférence à la moelle épinière.

  • Codage de la force : Fréquence de décharge des neurones du cortex moteur primaire.

  • Codage de la direction : Vecteur population (un neurone a une préférence, mais la direction est un ensemble).

• Cervelet :

  • Coordination d'ordres moteurs simples pour un mouvement complexe (synchronisation).

  • Comparaison mouvement planifié et réalisé.

  • Ajustement lors de la prochaine séquence motrice.

  • Rôle cognitif (encore à l'étude).

  • Afférences et efférences cérébelleuses par le tronc cérébral.

Locomotion et Adaptations

Séquences Motrices (Exemple de la Marche) :

Le mouvement coordonné de la marche.

• Intention : Initie la mise en charge.

• Planification (cortex prémoteur) et programmation (réflexe flexion/extension croisées) : Incluent l'activité rythmique de la marche.

• Adaptation : Essentielle selon l'environnement.

  • Marche simple : Activité rythmique sans influence d'adaptation.

  • Marche en situation complexe : Influence d'informations externes (double tâches cognitivo-motrice).

Technologies d'Assistance et Corps Humain

Activité Physique et Technologie :

Amélioration de la santé et évaluation des mécanismes physiologiques.

• Activité physique : Bonne santé, prévention/protection.

• Assistance technologique : Améliore l'adhésion.

  • Casque de réalité virtuelle.

  • CAVE : cube immersif.

• Nature du support : Modifie les mécanismes physiologiques ?

Projet (Exemple : Marche Nordique) :

Évaluation des mécanismes d'une activité physique immersive.

• Création d'un environnement interactif adaptatif.

• Activité : Marche nordique.

• Supports : Casque VR, CAVE.

• Récupération de données : Mouvements (amplitude, fréquence, intensité...), activité cérébrale.

Prothèse :

Appareil remplaçant une partie du corps.Appareil interne ou externe remplaçant un membre ou partie d'organe pour remplacer la/les fonction(s) compromise(s).

Orthèse :

Appareil assistant une fonction corporelle.Appareil assistant une structure articulaire ou musculaire, compensant une faiblesse, stabilisant pendant rééducation/adaptation ou repos.

Histoire des Prothèses :

• Momie d'une femme (600 av. J.-C.) : Preuve des premières prothèses.

• Moyen Âge : But fonctionnel (pilons, crochets).

• Renaissance (Ambroise Paré) : Techniques d'amputation, armures métalliques, pilons articulés.

• XXème siècle : Avancées significatives grâce aux guerres.

• De nos jours : Plus légères, résistantes, esthétiques, sportives, vétérinaires.

Bioprothèse :

Prothèse en cohabitation avec le corps.Constituée de matériaux biocompatibles/biomatériaux.

Neuroprothèse :

Dispositif connecté au système nerveux.Dispositif électronique ou électromécanique relié au système nerveux (central ou périphérique) permettant de remplacer un organe défectueux.

Deux Grandes Catégories :

• Sensorielles.

• Motrices.

Neuroprothèse Sensorielle (Exemples) :

• Implant cochléaire :

  • Pour qui ? Patients avec surdité sévère ou profonde.

  • Fonctionnement : Micro capte les sons, convertit en signal électrique, acheminé à la cochlée, stimule le nerf auditif, envoie au cerveau.

• Neuroprothèse rétinienne (œil bionique) :

  • Pour qui ? Patients avec perte de cécité due à la disparition de cellules réceptrices de l'œil.

  • Fonctionnement : Circuit implanté sur/sous la rétine, connecté au nerf optique. Caméra (lunettes) et boîtier traitent l'information.

Neuroprothèse Motrice (Exemples) :

• Les bras robotiques.

• Les exosquelettes.

• La stimulation électrique fonctionnelle (SEF).

• Myoprothèses.

Interface avec le SNC (Neuroprothèses Motrices) :

Connecter le cerveau à des dispositifs externes.

• Ordre moteur intact :

  • Enregistrement de l'activité motrice cérébrale (aire motrice primaire).

  • Capteurs invasifs : Sur le cortex (nécessite chirurgie, ex : épilepsie).

  • Capteurs non invasifs : Ne pénètrent pas la peau (neuroimagerie fonctionnelle : IRMf, EEG).

• Décodage :

  • Interface Neuronale Directe (IND) : Communication directe entre cerveau et dispositif externe.

  • Utilise l'activité neuronale (potentiel d'action) pour identifier direction et force du mouvement.

• Effecteurs :

  • Les bras robotiques :

    • Dispositif mécanique : Assiste un mouvement (ex : porter objets lourds).

    • Utilise les capacités motrices préservées pour le contrôle.

  • La Stimulation Électrique Fonctionnelle (SEF) :

    • Assiste/remplace les contractions musculaires volontaires.

    • Applique un courant électrique de faible intensité sur les nerfs ou muscles.

    • Muscles fonctionnels.

    • Limites : Tétanisation, muscles de grande taille seulement (mouvements grossiers).

    • Utilisation en neurologie : Faciliter des mouvements perturbés par lésion cérébrale.

    • Peut être déclenchée automatiquement (ex : contacteur chaussure pour la marche).

  • Myoprothèses :

    • Prothèse amovible contrôlée par contraction musculaire.

    • Concerne les membres supérieurs.

    • Utilisent l'EMG (électromyogramme) : Enregistre l'influx nerveux, amplifié et analysé par le contrôleur.

    • Réorientation de l'influx nerveux d'un muscle fonctionnel vers un muscle défaillant.

    • Phase d'adaptation : Apprendre à contrôler.

    • Malformation : Fixation sur une partie existante.

    • Réinnervation musculaire : Pour les amputations plus hautes.

    • Retour vibrotactile : Aide à la saisie des objets, alerte le patient.