Spécificité de l'appareil récepteur
L'une des principales propriétés des récepteurs est leur spécificité, c'est-à-dire la capacité de réagir de manière maximale et aiguë à certains stimuli dits adéquats. La haute sensibilité est frappante : par exemple, pour qu'un être humain ait une sensation nette de goût amer, il suffit d'appliquer sur les récepteurs de la langue une dose infime de strychnine — seulement 0,000005 gramme.
Dès 1840, le physiologiste J. Müller a formulé la loi de l'énergie spécifique des organes des sens. Selon cette règle, la nature de la sensation obtenue ne dépend absolument pas de la nature physique du stimulus lui-même. Elle est déterminée exclusivement par le système sensoriel qui a été activé. En d'autres termes, la nature de la sensation est une qualité innée, génétiquement déterminée et immuable des structures de notre organisme.
Codage physiologique
Pour que l'information provenant du récepteur soit comprise par le cerveau, elle doit être convertie et transmise sous la forme conventionnelle d'un code nerveux. On distingue plusieurs types principaux de codage :
- Par ligne marquée. C'est le principal mode de codage de la modalité sensorielle du stimulus. Le signal est transmis par une chaîne isolée de neurones strictement sensori-spécifiques, allant du récepteur lui-même jusqu'au cortex cérébral.
- Fréquentiel. La transmission des données sur la qualité du stimulus s'effectue par la modification de la fréquence moyenne des influx nerveux. Cette relation n'est pas linéaire, mais logarithmique, et est décrite par la loi de Weber-Fechner.
- Par intervalle. Le signal est codé par des intervalles temporels (pauses) entre les impulsions, formant un motif particulier. Il est intéressant de noter que cela peut se produire même sur fond d'une fréquence moyenne de génération de décharges constante.
- Par régime. Il reflète les paramètres temporels de l'action. L'information est transmise par trains (salves) d'impulsions à des moments strictement définis : lors de l'activation du stimulus (on), de sa désactivation (off), à ces deux moments (on-off), ou de manière continue pendant toute la durée de l'action du stimulus.
- Spatial. Il transporte des informations sur l'étendue et la configuration précise du stimulus agissant. Il est assuré par l'activité simultanée d'un nombre considérable de récepteurs qui envoient des impulsions au cerveau par de multiples fibres afférentes parallèles.
Adaptation et sensibilisation
L'adaptation représente le processus de modification de la sensibilité du récepteur, qui se produit lors d'une stimulation continue et persistante. Les récepteurs sont capables de modifier la nature de leur décharge impulsive en s'ajustant au stimulus.
Selon la vitesse de développement de ce processus, les récepteurs se divisent en :
- À adaptation rapide : ne génèrent qu'une réponse courte à l'application rapide du stimulus.
- À adaptation lente : continuent de répondre au stimulus par une série d'impulsions pendant toute la durée de son action.
Une forme particulière du processus d'adaptation est la sensibilisation, un état dans lequel les seuils de perception diminuent et l'excitabilité des récepteurs augmente considérablement.
Les mécanismes de l'adaptation sont très divers et comprennent :
- Des modifications physiques ou chimiques dans l'espace péri-récepteur.
- La dynamique des processus physico-chimiques intracellulaires au sein même du récepteur.
- Des influences régulatrices descendantes en provenance des centres nerveux supérieurs.
Le système nerveux autonome joue un rôle important : en particulier, la division sympathique participe à l'« ajustement » fin de l'appareil récepteur à l'action du stimulus adéquat.
Propriétés systémiques : mobilité, fiabilité et champs
Mobilité fonctionnelle C'est la capacité de l'organe des sens à réagir à l'irritation en modifiant le nombre de récepteurs actifs (fonctionnant à un moment donné). Cette propriété reflète la réserve fonctionnelle de l'organisme. Le niveau de mobilité n'est pas constant : il dépend des conditions environnementales, de l'état actuel de l'organisme, ainsi que des influences centrales et humorales. Le coefficient de mobilité fonctionnelle se calcule simplement : K = (Nombre de récepteurs actifs) / (Nombre total de récepteurs).
Fiabilité des récepteurs Le fonctionnement ininterrompu des systèmes sensoriels est assuré par deux types de redondance :
- Redondance fonctionnelle : le récepteur est capable de générer des impulsions supplémentaires de substitution dans sa réponse.
- Redondance morphologique : la présence de voies de communication de substitution provenant des récepteurs voisins.
Champs récepteurs fonctionnels On appelle champ récepteur l'ensemble de tous les récepteurs qui activent un neurone sensoriel spécifique. Les éléments au sein d'un tel champ ne fonctionnent pas de manière isolée, ils interagissent activement les uns avec les autres. L'une des variantes de cette interaction est l'inhibition latérale. Exemple : après un choc mécanique brutal dans la zone d'un mécanorécepteur cutané, les récepteurs voisins du champ peuvent être complètement inhibés pendant un bref instant, ce qui les amène à cesser de répondre même aux stimuli liminaires (suffisants pour l'excitation).
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels récepteurs appartiennent aux récepteurs à adaptation rapide (phasiques) et à adaptation lente (toniques) ?
Selon la vitesse d'adaptation, les récepteurs sont classés en récepteurs à adaptation rapide et lente.
- À adaptation rapide : corpuscules de Pacini, corpuscules de Meissner et appareil du follicule pileux (un stimulus rapide provoque une réponse brève).
- À adaptation lente : corpuscules de Golgi, fuseaux neuromusculaires (propriocepteurs), corpuscules de Merkel et terminaisons nerveuses libres (répondent par une série d'impulsions pendant toute la durée de l'action du stimulus).
Comment les récepteurs sont-ils classés selon le mécanisme de genèse de l'excitation (récepteurs primaires et secondaires) ?
Selon leurs mécanismes de fonctionnement, les récepteurs se divisent en récepteurs primaires et secondaires.
- Récepteurs primaires — caractérisés par une transition directe de l'irritation en excitation. Le potentiel récepteur naît directement dans la terminaison encapsulée de la fibre nerveuse (par exemple, le corpuscule de Pacini).
- Récepteurs secondaires — caractérisés par la présence d'une cellule intermédiaire spécialisée. Le potentiel récepteur naît dans la cellule réceptrice, qui libère ensuite un médiateur provoquant un potentiel générateur dans la fibre sensitive (par exemple, les cellules ciliées de l'organe de Corti).
Quel est le mécanisme de l'inhibition latérale dans les champs récepteurs ?
Le mécanisme de l'inhibition latérale consiste à bloquer la conduction de l'excitation le long des voies situées parallèlement à la voie centrale activatrice.
Lors de l'activation des voies afférentes, les interneurones inhibiteurs inhibent un groupe de neurones ; cette inhibition est initiée par l'excitation d'un groupe neuronal voisin. Dans les champs récepteurs, les éléments du champ peuvent interagir les uns avec les autres, par exemple par le biais de l'inhibition latérale. Après un choc mécanique dans la zone d'un mécanorécepteur cutané, les récepteurs du champ sont complètement inhibés pendant un bref instant et ne répondent pas aux stimuli liminaires.
La signification physiologique de l'inhibition latérale est d'assurer la sensibilité discriminative : la capacité de distinguer plusieurs points distincts dans le champ récepteur et d'accroître le contraste de la perception.
Questions des cours et des examens
En quoi consiste la loi de l'énergie spécifique des organes des sens ?
L'essence de la loi formulée par J. Müller réside dans le fait que la qualité de notre sensation ne dépend pas de la nature du stimulus lui-même. Elle est déterminée uniquement par « l'énergie spécifique » inhérente au système sensoriel.
Qu'est-ce que le codage par ligne marquée (labeled line) ?
C'est le principal type de codage de la modalité sensorielle du stimulus. Il consiste en la transmission du signal par une chaîne stricte et isolée de neurones sensori-spécifiques liés, allant du récepteur jusqu'au cortex cérébral.
Que montre le coefficient de mobilité fonctionnelle ?
Il indique la proportion de la réserve fonctionnelle de l'organe des sens qui est mobilisée et se calcule comme le rapport entre le nombre de récepteurs en activité active et le nombre total de récepteurs dans cette zone.
Comment le système nerveux sympathique influence-t-il les récepteurs ?
La division sympathique du système nerveux autonome exerce des influences régulatrices en participant à l'« ajustement » de la sensibilité des récepteurs à l'action du stimulus adéquat.
À étudier également sur le sujet
- Justification mathématique de la loi de Weber-Fechner et relation logarithmique.
- Mécanismes détaillés de l'inhibition latérale dans les champs récepteurs.
- Différences dans les mécanismes ioniques des récepteurs à adaptation rapide et lente.
- Influence des facteurs humoraux sur la mobilité fonctionnelle des récepteurs.
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