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Comment et où les nerfs partagent-ils des voies vers le cerveau ?


Je suis intéressé à comprendre comment les récepteurs de la douleur envoient des signaux au cortex somatosensoriel (la partie du cerveau qui enregistre divers signaux nerveux tels que la douleur, la pression, les températures, etc.).

Plus précisément, je souhaite savoir si deux nerfs/récepteurs distincts partagent ou non des « canaux de communication » vers le cortex.

Par exemple, disons que je touche le bout de mon doigt à un poêle chaud, et, disons, seuls 10 « nerfs sensibles à la température » ​​sont déclenchés pour transmettre des signaux de douleur à mon cerveau :

  • Est-ce que chacun de ces 10 nerfs envoie 10 signaux distincts à mon cerveau, parcourant 10 complètement 10 canaux ? ; ou
  • Est-ce que chacun de ces 10 nerfs envoie 10 signaux distincts à, disons, ma moelle épinière, où ils sont ensuite combinés en 1 grand signal de douleur et transmis au cerveau ? ; ou
  • Tout autre chose ?

Voici une terrible illustration de la question que je pose :

Dans le scénario 1, les deux nerfs envoient 2 signaux distincts au cerveau, et ces signaux sont maintenus distincts/isolés tout au long de leur trajet vers le cerveau.

Dans le scénario n°2, les deux nerfs envoient 2 signaux distincts à la moelle épinière, mais la colonne vertébrale les combine ensuite et ne transmet qu'un seul signal au cerveau.

Je suis sûr qu'en réalité ce n'est ni l'un ni l'autre de ces scénarios, et c'est quelque chose de beaucoup plus complexe. Mais je suis curieux et je veux savoir !


La première couche d'intégration sensorielle à partir de l'interconnexion neuronale se situe dans les cornes dorsales de la colonne vertébrale (pour les stimuli somatosensoriels) et le système antérolatéral de la colonne vertébrale (pour les stimuli douloureux). Cela ressemble beaucoup plus à l'option #2 qu'à l'option #1.

Addenda : Puisque vous posez beaucoup de questions sur la neuroanatomie et la neurophysiologie, je vous suggère ces 2 livres pour débutants :

  • Texte et Atlas de neuroanatomie, Jean Martin
  • Neurosciences, Dale Purves

Dissertation sur le système nerveux | Humains | La biologie

Dans cet article, nous discuterons de : Comment fonctionne le système nerveux ? Quelles sont les parties du système nerveux et comment fonctionnent-elles avec le cerveau lui-même ?

Le corps possède deux principaux systèmes de messagerie qui permettent au cerveau d'envoyer des instructions aux divers organes, glandes et muscles du corps. Alors que les hormones circulent dans la circulation sanguine pour atteindre les cellules individuelles afin de transmettre les instructions nécessaires à une variété de tâches, il existe une autre méthode disponible pour le cerveau pour transmettre des commandes. Cette option secondaire est le système nerveux.

La partie la plus importante du système nerveux est le cerveau lui-même. C'est la centrale électrique de tout le système nerveux et le centre de contrôle de tout le corps. Le système nerveux lui-même a des actions volontaires et involontaires. L'une des parties principales est le système nerveux central (SNC).

Le SNC est constitué de la combinaison du cerveau et de la moelle épinière. Un système nerveux périphérique (SNP) est principalement constitué de nerfs qui parcourent tout le corps. Ces nerfs sont enfermés dans des faisceaux de longues fibres, appelées axones.

Ces axones fournissent essentiellement une connexion du SNC à tout notre corps et à tous nos organes. Alors que les messages doivent être transmis du cerveau au corps, le corps a besoin d'un moyen de répondre. Par conséquent, les nerfs transmettant les messages du cerveau sont appelés nerfs moteurs ou efférents. Les nerfs qui renvoient les messages au cerveau sont appelés nerfs sensoriels. La plupart des faisceaux de nerfs remplissent en fait les deux fonctions, d'où le terme de nerfs mixtes.

Maintenant, le SNP est également divisé en trois parties, le somatique, le système autonome et l'entérique. Les somatiques sont en charge du mouvement volontaire. L'automatique traite des aspects involontaires du système nerveux. Il peut également être séparé à nouveau en sympathique et parasympathique.

Le système nerveux sympathique est particulièrement à la vitesse supérieure lors des urgences pour mobiliser le corps afin de se dynamiser. Le système nerveux parasympathique est actif pendant l'état de relaxation.

La combinaison de ces deux systèmes permet aux individus de réagir en vol et en combat, en plus de nombreuses autres fonctions qui se produisent tout au long de la journée. Considérez cette partie du système nerveux comme l'application d'arrière-plan qui s'exécute toujours dans les coulisses, mais avec la possibilité de notifier le système principal si nécessaire.

Enfin, le système nerveux entérique est en charge du système gastro-intestinal. Cela fonctionne également involontairement car il contrôle la digestion et le mouvement des aliments à travers ce système. Mais pour vraiment comprendre comment ce système fonctionne dans tout notre corps, il est important d'en apprendre davantage sur le système nerveux à partir du niveau cellulaire.

Commençons par les types de cellules que l'on trouve souvent dans tout le système nerveux.

Cellules:

Le système nerveux contient deux types de cellules, les cellules gliales et les neurones. La propriété fondamentale des neurones est la façon dont ils communiquent avec d'autres cellules à l'aide de synapses. Ce sont des jonctions membrane à membrane qui permettent une transmission rapide de signaux par des moyens électriques ou chimiques au niveau moléculaire. Les neurones peuvent également inclure un axone, ce qui permet des milliers de contacts synaptiques potentiels.

Avant de commencer à penser que les neurones sont taillés dans le même tissu, vous devez comprendre qu'ils existent dans une grande variété avec des fonctions différentes. Certains de ces neurones sont des neurones sensoriels qui transforment des stimuli physiques en signaux neuronaux. Un autre type de neurone est le motoneurone, qui transmet des signaux neuronaux en action, soit par les muscles, soit par les glandes elles-mêmes.

Les cellules gliales fournissent un soutien et une nutrition, forment la myéline, maintiennent l'homéostasie et participent à la transmission des signaux au sein du système nerveux. Par exemple, dans un cerveau humain, on estime que le nombre total de neurones est à peu près égal au nombre de cellules gliales.

Quand il s'agit de décrire le travail des cellules gliales, la meilleure façon de l'expliquer est qu'elles sont le personnel de soutien des neurones. Non seulement ils travaillent pour fournir de la nutrition et maintenir les neurones en place, mais ils aident également à combattre les agents pathogènes qui pourraient attaquer les neurones, ainsi qu'à nettoyer les neurones morts.

Cependant, la fonction la plus importante de la cellule gliale est la création d'une substance grasse appelée myéline. Cette substance s'enroule autour des axones pour fournir une isolation électrique permettant une transmission rapide des signaux d'action. Lorsque la myéline est endommagée, elle n'est pas nécessairement capable de repousser, les dommages peuvent donc être permanents.

Il existe des maladies qui en fait dépouillent la myéline des neurones, emprisonnant un individu dans sa propre tête. Les traitements continuent de faire l'objet de recherches pour trouver des moyens de résoudre ce problème pour les personnes atteintes de troubles génétiques spécifiques.

Passons maintenant à la chaîne pour mieux comprendre le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique, connu sous le nom de SNP.

Système nerveux central et système nerveux périphérique :

Le SNC comprend la moelle épinière ainsi que le cerveau. Le canal rachidien est le siège de la moelle épinière, tandis que le cerveau est logé dans la cavité crânienne. La protection pour le SNC, le corps a les méninges, qui est un système de membranes à trois couches.

L'une de ces couches est la couche externe connue sous le nom de Dura mater. Le crâne également protégé par le crâne, fait d'un matériau osseux dur et résistant. La moelle épinière est également protégée sous la forme de vertèbres, un autre type d'os solide. C'est la partie du système nerveux que la plupart d'entre nous connaissent.

Le SNP décrit tous les autres aspects du système nerveux qui ne sont pas inclus dans le SNC. Les faisceaux d'axones sont considérés dans le SNP, même s'il existe des faisceaux d'axones qui peuvent être trouvés dans diverses parties du SNC, y compris le cerveau et la moelle épinière.

Le SNP peut être divisé encore plus en deux parties appelées somatique et viscérale. Le somatique comprend les nerfs associés aux articulations, à la peau et aux muscles. Les ganglions de la racine dorsale sont considérés comme les corps cellulaires des neurones sensoriels somatiques. Le viscéral est souvent appelé le système nerveux autonome. Il contient des neurones qui traitent les organes internes, les glandes et les vaisseaux sanguins.

Maintenant, le viscéral peut à nouveau être divisé en deux parties supplémentaires. Lors de la cartographie, cela peut parfois ressembler à un long arbre généalogique. Les deux parties du viscéral sont le système nerveux sympathique et le système nerveux parasympathique.

Le système nerveux sympathique est responsable de la réaction de combat ou de fuite du corps. Cependant, lorsqu'il n'a pas besoin d'activer nos mécanismes de défense, le système nerveux sympathique est actif dans le maintien de l'homéostasie du corps.

Le système parasympathique complète le sympathique en stimulant les réponses d'alimentation et de reproduction ou de repos et de digestion dans le corps. Ainsi, la digestion et d'autres processus internes se produisent automatiquement sans que notre pensée consciente ne le maintienne. La respiration est une autre activité où le corps dépend des systèmes automatiques pour le maintenir, en particulier lorsque nous dormons ou que notre conscience s'implique dans d'autres activités.

Mais alors qu'il s'agit d'un système nerveux complexe, que l'on trouve le plus souvent chez les créatures avec des vertèbres, il existe d'autres créatures qui présentent des variations du système nerveux. Les scientifiques les qualifient souvent d'exemples de connexions neuronales plus simples ou d'alternatives à un système nerveux complet. Nous les appellerons précurseurs neuraux.

Précurseurs neuronaux:

Lorsque vous regardez une éponge, vous ne voyez pas les indications typiques des voies neuronales. En fait, l'éponge a été classée comme n'ayant aucun système nerveux. Les jonctions synaptiques typiques sont manquantes, il n'y a donc pas de neurones dans ces créatures. Cependant, les messages doivent être envoyés dans tout le corps d'une éponge. Alors comment ça a été fait?

Les éponges forment des groupes de protéines qui se regroupent. Une fois terminée, la structure ressemble étroitement à une densité postsynaptique, qui est similaire à l'extrémité réceptrice d'une synapse. Pourtant, l'utilisation par les éponges de ce groupe de protéines particulier reste incertaine. Ce que l'on sait, c'est que les éponges communiquent actuellement en utilisant des ondes de calcium et d'autres types d'impulsions. Cela permet des actions simples, telles que la contraction complète du corps.

Cependant, avouons-le. Les éponges ne vont pas vraiment dans beaucoup d'endroits. Leur travail consiste à filtrer l'eau de l'océan, se nourrissant ainsi et nettoyant l'océan en même temps. Mais dans l'océan se trouvent des créatures plus complexes qui ont également des exemples de précurseurs neuraux.

Les méduses en sont un exemple. Ces créatures ont un réseau nerveux diffus, au lieu d'un système nerveux central. Le réseau nerveux est généralement réparti dans tout le corps de manière uniforme. Composé de neurones sensoriels sensibles aux signaux visuels, tactiles et chimiques, de neurones moteurs qui activent les contractions de la paroi corporelle et de neurones intermédiaires qui assurent la communication entre les deux autres.

Bien qu'il s'agisse d'un système nerveux assez déstructuré, il démontre clairement que des synapses se produisent chez d'autres créatures. Cependant, la complexité d'un système nerveux humain est unique en raison de la variété des messages qui sont constamment en mouvement à travers lui. Des messages sur un nombre aussi important de sujets, de l'alimentation à la compréhension des informations provenant des différents sens, puis à l'action.

Alors, comment le système nerveux gère-t-il toutes ces informations entrantes et sortantes ? La réponse est dans un terme appelé Bilateria.

Bilatérie:

Pour une grande majorité des animaux dotés d'un système nerveux, il existe une division entre leurs côtés gauche et droit. En termes simples, les côtés droit et gauche sont presque des images miroir l'un de l'autre. Chaque côté avait son propre cordon ou ganglion pour chaque côté, la plus grande partie du ganglion étant à l'avant et souvent appelée cerveau. Notre système nerveux suit un schéma similaire.

La moelle épinière a des ganglions segmentés dans tout le corps qui donnent à chaque section du corps un accès aux nerfs moteurs et sensoriels. Ces segments alimentent le tronc principal et envoient des messages au cerveau. Selon la créature, le cordon nerveux principal sera soit en bas, soit en haut du corps.

Il existe une variété d'espèces, chacune avec ses propres variations de ce type de système nerveux. Plus le système nerveux est complexe, généralement plus les organes sensoriels sont développés. Pour de nombreux arthropodes, qui sont un groupe défini par les insectes et les crustacés, cela signifie qu'ils ont des yeux et une antenne composés. Avec ces organes sensoriels avancés, ils sont capables de traiter une variété d'informations du monde qui les entoure. Nous voyons cela avec les mouches tout le temps, car elles se déplacent rapidement à tout signe de danger en raison des capacités trouvées dans leurs yeux composés.

Les systèmes nerveux peuvent être plus ou moins complexes, selon la créature et la complexité de la structure de ses organes. Par exemple, les voies neuronales d'une méduse sont beaucoup moins complexes que celles trouvées chez un mammifère à fonctionnement plus élevé, y compris les humains. Mais en fin de compte, le système nerveux a des fonctions assez basiques.

Les fonctions du système nerveux:

Lorsque nous l'analysons, ce système est une source majeure de communication au sein du corps. À son niveau le plus élémentaire, il s'agit d'un système qui consiste à envoyer des signaux d'une cellule à une autre, créant des chaînes qui permettent de transmettre des messages d'une zone du corps à une autre.

Ce qui le distingue du type de message hormonal, c'est son processus de signalisation point à point. Pense-y de cette façon. Lorsque le gouvernement veut faire passer un message à un large groupe de la population, il utilise un système de diffusion. Cela diffuse le message sur plusieurs forums, mais rien ne garantit que tout le monde entendra le message.

Cependant, lorsqu'une personne reçoit un appel téléphonique, le message lui est clairement adressé ou ciblé. Le résultat est qu'il y a confirmation que le message a été reçu. Notre système nerveux fonctionne à peu près de la même manière. Alors que les hormones fournissent davantage un type de diffusion, le système nerveux fournit des messages beaucoup plus directs à des cibles spécifiques dans tout le corps.

Non seulement il est ciblé, mais il se déplace beaucoup plus rapidement qu'un message hormonal. Les scientifiques ont découvert que le signal nerveux le plus rapide se déplacerait à travers le corps à des vitesses supérieures à 100 mètres en une seule seconde. C'est plus rapide que n'importe quel autre type de mouvement. En conséquence, le corps est capable d'effectuer rapidement des modifications et des ajustements dans l'ensemble de notre système en temps réel avec un délai minimal.

Pourtant, c'est bien plus qu'un système de messagerie rapide. Ceci est destiné à contrôler le corps, à la fois en acquérant des informations de l'environnement environnant, mais aussi en traitant les informations pour trouver la réponse appropriée.

Ensuite, des messages sont envoyés à différentes parties du corps pour faciliter l'action de réponse. Ce qui est étonnant dans ce processus, c'est qu'il se déroule si rapidement. La plupart d'entre nous ne réfléchissent même pas à deux fois à la quantité de travail nécessaire à la traduction cérébrale des données provenant de nos yeux, de nos oreilles et de notre toucher.

Les signaux sont envoyés via les axones sous forme de signal chimique ou électrique. Alors que les synapses électriques établissent des connexions directes et spécifiques, les synapses chimiques sont le type le plus courant et leurs capacités sont également plus diverses.

Au niveau moléculaire, ces cellules ont des récepteurs et des émetteurs spécifiques qui facilitent tous les signaux qui clignotent dans notre corps à chaque seconde. Mais bien que tout cela soit fascinant, il y a un aspect du système nerveux que nous n'avons pas vraiment exploré. Pourtant, il mérite une discussion particulière en raison de son importance. Oui, nous parlons du centre de contrôle du système nerveux et de notre corps dans son ensemble, le cerveau !


Une voie nerveuse relie l'intestin aux centres de plaisir du cerveau

Comment décidons-nous de ce que nous aimons manger ? Bien que les aliments savoureux viennent généralement en tête de liste, un certain nombre d'études suggèrent que les préférences de consommation vont au-delà de la palatabilité. Les scientifiques ont découvert que les humains et les animaux peuvent faire des choix sur ce qu'il faut consommer en fonction du contenu calorique des aliments, indépendamment du goût.

Des recherches couvrant plusieurs décennies ont montré que les nutriments dans le tractus gastro-intestinal peuvent façonner les préférences gustatives des animaux. L'une des premières découvertes de cet effet remonte aux années 1960, lorsque Garvin Holman de l'Université de Washington a signalé que des rats affamés préféraient consommer un liquide associé à de la nourriture injectée dans l'estomac plutôt qu'une solution associée à une infusion gastrique d'eau.

Plus récemment, Ivan de Araujo, neuroscientifique à l'école de médecine Icahn du mont Sinaï, et ses collègues ont montré que les calories peuvent l'emporter sur l'appétence : leurs travaux ont démontré que les souris préfèrent consommer des solutions amères associées à une infusion de sucre injectée dans l'intestin plutôt qu'une calorie. -solution sucrée gratuite.

Pendant des années, De Araujo et son groupe ont travaillé pour découvrir comment le contenu de l'intestin produit du plaisir dans le cerveau. Chez les souris, ils ont découvert que le sucre dans le tube digestif peut activer les centres de récompense du cerveau. Chez les animaux élevés sans la capacité de goûter la douceur, les collations sucrées déclenchaient toujours une activité dans le striatum ventral, une région du cerveau impliquée dans le traitement de la récompense. Mais selon De Araujo, la voie spécifique qui relayait les signaux entre l'intestin et le cerveau restait un mystère.

Maintenant, De Araujo et ses collègues ont identifié le nerf vague, un faisceau de fibres qui relie le tronc cérébral aux intestins et à d'autres organes majeurs du corps, comme un conduit potentiel de ces signaux liés au plaisir transmis par les intestins au cerveau. Chez la souris. En utilisant l'optogénétique, une technique qui implique des animaux génétiquement modifiés afin que des éclairs de lumière puissent activer des cellules spécifiques, les chercheurs ont découvert que la stimulation des neurones dans les branches innervant l'intestin du nerf vague peut induire la libération du neurotransmetteur dopamine de la substance noire, un cerveau région impliquée dans le mouvement et la récompense.

Les résultats, récemment publiés dans Cellule, révèlent également que les animaux fourraient à plusieurs reprises leur nez dans des trous afin d'auto-stimuler ces cellules et qu'ils préféraient les saveurs associées à l'activation de ce circuit. "[Notre étude] fournit un mécanisme par lequel nous comprenons pourquoi la présence de calories ou de nutriments dans l'intestin modifie notre comportement", explique De Araujo.

De futures études devront déterminer quels types de stimuli intestinaux, tels que la présence d'aliments spécifiques ou l'étirement de l'estomac après un repas, activeront cette voie, note Gary Schwartz, neuroscientifique à l'Albert Einstein College of Medicine qui a été pas impliqué dans le travail. &ldquoSi l'on savait quels types de stimuli nous devrions donner à l'intestin pour rendre [la nourriture] gratifiante ou non, peut-être pouvons-nous aider à contrôler la suralimentation ou donner envie aux personnes qui n'ont pas envie de manger, de manger plus.&rdquo

Les scientifiques savent depuis longtemps que la voie intestinale et ndashvagus et ndashbrain est responsable de la production de sensations de plénitude, mais cette nouvelle étude et d'autres recherches récentes ont commencé à découvrir de nouveaux rôles pour ce système dans les fonctions cérébrales d'ordre supérieur, explique Scott Kanoski, neuroscientifique à l'Université de Californie du Sud qui ne faisait pas partie de la recherche. Plus tôt cette année, son équipe a découvert que ce circuit contrôle également certaines fonctions de mémoire. En coupant sélectivement les branches du nerf vague qui étaient connectées à l'intestin, ils ont découvert que la capacité des animaux à se souvenir de nouveaux objets ou de nouveaux lieux était altérée.

Bien sûr, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer que ce type de circuit exerce les mêmes effets comportementaux chez l'homme. Entre-temps, la stimulation vagale est déjà utilisée pour traiter les troubles émotionnels et alimentaires tels que la dépression et l'obésité. Et il y a un intérêt croissant pour l'utilisation de cette technique comme thérapie pour les troubles anxieux et une variété de conditions supplémentaires, y compris la maladie d'Alzheimer et les troubles de la mémoire associés, dit Kanoski. &ldquoEn savoir plus sur la biologie du système pourrait avoir des implications pour de futures applications.&rdquo

Une question clé qui reste à propos de ces voies intestinales et cérébrales est la suivante : comment les informations sur le contenu intestinal sont-elles transmises aux branches sensorielles du nerf vague ? Une possibilité est que le nerf vague détecte les hormones dans l'intestin, dit De Araujo. Un autre a été décrit dans un récent Science étude dans laquelle Diego Bohórquez, neuroscientifique à l'Université Duke, et ses collègues ont découvert que certaines cellules entéroendocrines, qui se trouvent dans les parois du tractus gastro-intestinal, forment directement des synapses avec les nerfs vagues de souris. En introduisant un stimulus environnemental&mdashin dans ce cas, le sucre&mdashinto l'intestin pourrait activer ce circuit. Bohórquez&mdash, qui était également co-auteur de l'étude De Aruajo&rsquos, a surnommé ces cellules intestinales formant des synapses & ldquoneuropodes.&rdquo

En plus de transmettre des informations sur les nutriments dans le tractus gastro-intestinal, ces circuits vagaux nouvellement identifiés peuvent également être impliqués dans la signalisation bactérienne de l'intestin au cerveau, explique John Cryan, neuroscientifique à l'University College Cork en Irlande qui n'a participé à aucune des deux études. .

De nombreuses recherches soutiennent désormais les découvertes selon lesquelles les organismes microscopiques de nos intestins peuvent influencer le comportement et la santé mentale. Certaines preuves suggèrent déjà que le vague est une voie possible par laquelle ces effets se produisent. Dans une étude de 2011, Cryan et ses collègues ont démontré que la section des nerfs vagues de souris bloquait les effets anxiolytiques de la bactérie probiotique. Lactobacillus rhamnosus. Cette étude a montré que le vague est essentiel pour la signalisation au cerveau par certaines souches de bactéries. Mais comment les microbes envoient des signaux au nerf vague reste une question ouverte.

"Il serait intéressant de voir si les métabolites du microbiome pourraient activer ces cellules neuropodes [ou la] voie de récompense", explique Cryan. &ldquoJe pense que c'est vraiment excitant pour le domaine du microbiome.&rdquo


Utilisation de la lumière diffusée pour cartographier les points de croisement des voies des fibres nerveuses dans le cerveau

Crédit : Centre de recherche M. Menzel/Jülich

Une équipe de chercheurs d'Allemagne, des Pays-Bas et d'Italie a développé un moyen d'utiliser la lumière diffusée pour cartographier les points de croisement des voies des fibres nerveuses dans le cerveau. Dans leur article publié dans la revue Lettres d'examen physique, le groupe décrit leur travail avec la diffusion de la lumière en microscopie à transmission et ce qu'elle a révélé dans le cerveau humain.

Une partie de l'étude du cerveau humain implique des travaux visant à établir l'architecture des voies tridimensionnelles qui composent les fibres nerveuses. L'outil standard pour une telle recherche est la microscopie à polarisation, qui permet la création d'images 3-D avec une résolution micrométrique. Mais l'un des points faibles d'un tel travail réside dans les points de croisement, où un réseau de fibres en croise physiquement un autre. La technologie actuelle ne permet pas de déterminer quelle fibre est au-dessus, comme on le voit avec les ponts routiers, ou si les fibres se croisent simplement, comme les routes de campagne. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de cartographier les points de croisement des sentiers avec des détails sans précédent.

Pour surmonter les déficits de la microscopie à polarisation traditionnelle, les chercheurs ont recherché des données en microscopie à transmission conventionnelle qui n'avaient pas été étudiées auparavant. Ils ont constaté que les effets de la lumière transmise lors de la microscopie dépendent de l'angle des fibres par rapport à la direction de propagation de la lumière. Ils ont utilisé ces informations pour créer des simulations numériques qui ont montré que les informations supplémentaires pouvaient être utilisées pour faire la distinction entre les fibres croisées dans le plan et celles qui pointaient hors du plan. Ils ont utilisé ce qu'ils ont appris des simulations pour mener des études de microscopie supplémentaires avec du tissu nerveux réel. Ce faisant, ils ont démontré une technique qui a permis de reconstruire une sous-culture de tissu cérébral avec des détails sans précédent, qui incluaient les angles impliqués lorsque les fibres nerveuses se croisent.

Les chercheurs suggèrent que leurs efforts pourraient conduire à une meilleure compréhension de l'architecture du cerveau en permettant la création d'une véritable représentation en 3D du cerveau. Ils suggèrent en outre que leurs travaux pourraient conduire à des améliorations dans l'interprétation des scans médicaux tels que le SRM et que leur technique pourrait également être utile dans d'autres applications, telles que l'étude d'échantillons de tissus fibreux.


Le développement du cerveau et la plasticité partagent des voies de signalisation similaires

Octobre 2017. L'apprentissage et la mémoire sont deux fonctions importantes du cerveau qui reposent sur la plasticité du cerveau. Des scientifiques de l'Université Goethe de Francfort rapportent dans le dernier numéro de la revue scientifique Rapports de cellule comment un trio de molécules clés dirige ces processus. Leurs découvertes offrent de nouvelles pistes pour le traitement de la maladie d'Alzheimer.

Le cerveau est capable de s'adapter à de nouvelles situations en modifiant, construisant ou réduisant les points de contact entre les cellules nerveuses (synapses). En particulier, la force du signal est régulée en modifiant constamment l'abondance des récepteurs dans la membrane des cellules nerveuses. Cela explique pourquoi il est plus facile de se souvenir des informations que nous utilisons fréquemment par opposition aux informations que nous avons apprises il y a des années et que nous n'utilisons plus.

Le groupe de recherche d'Amparo Acker-Palmer à l'Institut de biologie cellulaire et de neurosciences de l'Université Goethe s'est concentré sur son étude sur les récepteurs AMPA, qui sont les principaux transmetteurs des signaux de stimulation. Les cellules nerveuses de l'hippocampe, la région du cerveau responsable de l'apprentissage et de la mémoire, sont capables de modifier le nombre de leurs récepteurs « activés » en les étendant ou en les rétractant comme des antennes, régulant ainsi la force d'un signal. Les scientifiques de Francfort ont maintenant découvert que trois molécules clés sont impliquées dans cette régulation : GRIP1, ephrinB2 et ApoER2, cette dernière étant un récepteur de la molécule de signalisation Reelin.

« Ces résultats sont fascinants car on sait depuis des années que l'éphrinB2 ainsi que la Reelin sont essentiels au développement du cerveau » explique Amparo Acker-Palmer. "De plus, des travaux antérieurs dans mon laboratoire ont montré qu'il existe une interaction entre la voie de signalisation Reelin et les ephrinBs lorsque les neurones migrent pendant la maturation cérébrale."

Fait intéressant, un même mécanisme peut remplir des fonctions très différentes au sein d'une cellule. Une étude antérieure de l'équipe d'Amparo Acker-Palmer a déjà montré que des complexes macromoléculaires constitués d'ephrinB2 et d'ApoER2 régulent les processus impliqués dans la migration neuronale. Dans la présente étude, les scientifiques ont inhibé sélectivement l'interaction entre les deux protéines et ont ainsi pu démontrer que ces protéines, ainsi que GRIP1, influencent également la plasticité cérébrale chez les adultes. Lorsque l'interaction entre ces protéines était inhibée, les neurones étaient incapables de réagir aux changements d'activité de leur réseau. Ils ont également montré des défauts de plasticité à long terme, qui est la base cellulaire de l'apprentissage et de la mémoire.

"Les molécules ApoER2 et éphrinB2 ont toutes deux été liées au développement de la maladie d'Alzheimer, bien que les mécanismes d'action ne soient pas encore clairs", explique Amparo Acker-Palmer. "Avec nos recherches, nous avons non seulement découvert de nouvelles interactions de molécules clés pour la régulation de l'apprentissage et de la mémoire, mais nous avons également mis en lumière de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de la maladie d'Alzheimer."


26.3 Le système nerveux central

Dans cette section, vous explorerez les questions suivantes :

  • Quelles sont les principales zones du cerveau ?
  • Quelles sont les fonctions principales de la moelle épinière, des lobes cérébraux, du cervelet et du tronc cérébral ?

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Le système nerveux central (SNC) comprend le cerveau et moelle épinière, qui sont tous deux protégés par le crâne et la colonne vertébrale, respectivement. Le SNC reçoit des informations sensorielles, intègre ces informations et initie une réponse motrice, le cerveau servant de centre de contrôle pour le traitement des informations sensorielles et la direction des réponses. Différentes parties du cerveau des vertébrés (y compris le nôtre) ont des fonctions différentes, et le développement du cerveau chez les animaux révèle une progression évolutive unique. Vous n'avez pas à mémoriser toutes les différentes parties du cerveau et leurs fonctions pour AP. Cependant, en tant qu'étudiant en biologie, vous devez avoir une compréhension générale des trois principales parties du cerveau et de leurs fonctions.

Chez les mammifères, les parties du cerveau comprennent le cerveau ou le cortex (qui peut être décomposé en quatre lobes primaires : frontal, temporal, occipital et pariétal), les noyaux gris centraux, le thalamus, l'hypothalamus, le système limbique, cervelet, et tronc cérébral. Les informations remontant la moelle épinière jusqu'au cerveau sont dirigées vers l'une des zones spécialisées du cerveau par exemple, les zones d'association pour l'audition sont localisées dans le lobe temporal. Le cervelet aide à coordonner l'activité des muscles squelettiques, et la moelle allongée et les ponts du tronc cérébral sont les centres des fonctions vitales, telles que la respiration et la fréquence cardiaque. Bien que la localisation des fonctions se produise, la plupart des fonctions complexes, comme le langage, impliquent des neurones dans plusieurs régions du cerveau. En termes d'énergie, puisque le cerveau consomme environ 20 % des ressources du corps (ATP), est-il étonnant que vous soyez épuisé après avoir passé un test AP ® ? Les informations du cerveau descendent le long de la moelle épinière, établissant des connexions avec les nerfs périphériques. Ainsi, la moelle épinière transmet les entrées sensorielles et motrices et contrôle les réflexes moteurs, comme les réponses automatiques lorsque les pupilles de votre œil se contractent en plein soleil ou lorsque vous secouez la main. loin de quelque chose de chaud.

Les informations présentées et les exemples mis en évidence dans la section soutiennent les concepts décrits dans la grande idée 3 du cadre du programme d'études en biologie AP ® . Les objectifs d'apprentissage AP ® répertoriés dans le cadre du programme d'études fournissent une base transparente pour le cours de biologie AP ®, une expérience de laboratoire basée sur l'enquête, des activités pédagogiques et des questions d'examen AP ®. Un objectif d'apprentissage fusionne le contenu requis avec une ou plusieurs des sept pratiques scientifiques.

Grande idée 3 Les systèmes vivants stockent, récupèrent, transmettent et répondent aux informations essentielles aux processus de la vie.
Compréhension durable 3.E La transmission de l'information entraîne des changements au sein et entre les systèmes biologiques.
Connaissances essentielles 3.E.2 Les animaux ont des systèmes nerveux qui détectent les signaux externes et internes, transmettent et intègrent des informations et produisent des réponses.
Pratique scientifique 1.1 L'étudiant peut créer des représentations et des modèles de phénomènes et de systèmes naturels ou artificiels dans le domaine.
Objectif d'apprentissage 3.49 L'étudiant est capable de créer une représentation visuelle pour décrire comment le cerveau des vertébrés intègre l'information pour produire une réponse.
Connaissances essentielles 3.E.2 Les animaux ont des systèmes nerveux qui détectent les signaux externes et internes, transmettent et intègrent des informations et produisent des réponses.
Pratique scientifique 1.2 L'étudiant peut décrire des représentations et des modèles de phénomènes et de systèmes naturels ou artificiels dans le domaine.
Objectif d'apprentissage 3.46 L'étudiant est capable de décrire comment le cerveau des vertébrés intègre l'information pour produire une réponse.
Connaissances essentielles 3.E.2 Les animaux ont des systèmes nerveux qui détectent les signaux externes et internes, transmettent et intègrent des informations et produisent des réponses.
Pratique scientifique 1.1 L'étudiant peut créer des représentations et des modèles de phénomènes et de systèmes naturels ou artificiels dans le domaine.
Objectif d'apprentissage 3.50 L'étudiant est capable de créer une représentation visuelle pour décrire comment le cerveau des vertébrés intègre l'information pour produire une réponse.

Comme mentionné ci-dessus, le système nerveux central (SNC) est composé du cerveau, dont une partie est illustrée à la figure 26.19 et de la moelle épinière et est recouvert de trois couches de revêtements protecteurs appelés méninges (du mot grec pour membrane). La couche la plus externe est la dure-mère (Latin pour « mère dure »). Comme le suggère le latin, la fonction principale de cette couche épaisse est de protéger le cerveau et la moelle épinière. La dure-mère contient également des structures semblables à des veines qui transportent le sang du cerveau vers le cœur. La couche intermédiaire est le web-like Matière arachnoïde. La dernière couche est la pie-mère (Latin pour « mère douce »), qui entre directement en contact et recouvre le cerveau et la moelle épinière comme une pellicule plastique. L'espace entre l'arachnoïde et la pie-mère est rempli de liquide céphalo-rachidien (LCR). Le LCR est produit par un tissu appelé plexus choroïde dans des compartiments remplis de liquide du SNC appelés ventricules. Le cerveau flotte dans le LCR, qui agit comme un coussin et un amortisseur et lui confère une flottabilité neutre. CSF also functions to circulate chemical substances throughout the brain and into the spinal cord.

The entire brain contains only about 8.5 tablespoons of CSF, but CSF is constantly produced in the ventricles. This creates a problem when a ventricle is blocked—the CSF builds up and creates swelling and the brain is pushed against the skull. This swelling condition is called hydrocephalus (“water head”) and can cause seizures, cognitive problems, and even death if a shunt is not inserted to remove the fluid and pressure.

Cerveau

Le cerveau est la partie du système nerveux central contenue dans la cavité crânienne du crâne. It includes the cerebral cortex, limbic system, basal ganglia, thalamus, hypothalamus, and cerebellum. There are three different ways that a brain can be sectioned in order to view internal structures: a sagittal section cuts the brain left to right, as shown in Figure 26.21b, a coronal section cuts the brain front to back, as shown in Figure 26.20une, and a horizontal section cuts the brain top to bottom.

Cortex cérébral

The outermost part of the brain is a thick piece of nervous system tissue called the cortex cérébral, which is folded into hills called gyri (singular: gyrus) and valleys called sulci (singular: sulcus). The cortex is made up of two hemispheres—right and left—which are separated by a large sulcus. A thick fiber bundle called the corps calleux (Latin: “tough body”) connects the two hemispheres and allows information to be passed from one side to the other. Although there are some brain functions that are localized more to one hemisphere than the other, the functions of the two hemispheres are largely redundant. En fait, parfois (très rarement) un hémisphère entier est retiré pour traiter l'épilepsie sévère. Bien que les patients souffrent de certains déficits après la chirurgie, ils peuvent avoir étonnamment peu de problèmes, en particulier lorsque la chirurgie est effectuée sur des enfants dont le système nerveux est très immature.

Dans d'autres chirurgies pour traiter l'épilepsie sévère, le corps calleux est coupé au lieu d'enlever un hémisphère entier. Cela provoque une condition appelée split-brain, qui donne un aperçu des fonctions uniques des deux hémisphères. For example, when an object is presented to patients’ left visual field, they may be unable to verbally name the object (and may claim to not have seen an object at all). C'est parce que l'entrée visuelle du champ visuel gauche traverse et pénètre dans l'hémisphère droit et ne peut pas ensuite signaler au centre de la parole, qui se trouve généralement dans le côté gauche du cerveau. Remarkably, if a split-brain patient is asked to pick up a specific object out of a group of objects with the left hand, the patient will be able to do so but will still be unable to vocally identify it.

Lien vers l'apprentissage

See this website to learn more about split-brain patients and to play a game where you can model the split-brain experiments yourself.

Each cortical hemisphere contains regions called lobes that are involved in different functions. Scientists use various techniques to determine what brain areas are involved in different functions: they examine patients who have had injuries or diseases that affect specific areas and see how those areas are related to functional deficits. They also conduct animal studies where they stimulate brain areas and see if there are any behavioral changes. They use a technique called transcranial magnetic stimulation (TMS) to temporarily deactivate specific parts of the cortex using strong magnets placed outside the head and they use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to look at changes in oxygenated blood flow in particular brain regions that correlate with specific behavioral tasks. These techniques, and others, have given great insight into the functions of different brain regions but have also showed that any given brain area can be involved in more than one behavior or process, and any given behavior or process generally involves neurons in multiple brain areas. That being said, each hemisphere of the mammalian cerebral cortex can be broken down into four functionally and spatially defined lobes: frontal, parietal, temporal, and occipital. Figure 26.21 illustrates these four lobes of the human cerebral cortex.

Les lobe frontal est situé à l'avant du cerveau, au-dessus des yeux. Ce lobe contient le bulbe olfactif, qui traite les odeurs. Le lobe frontal contient également le cortex moteur, qui est important pour la planification et la mise en œuvre du mouvement. Areas within the motor cortex map to different muscle groups, and there is some organization to this map, as shown in Figure 26.22. For example, the neurons that control movement of the fingers are next to the neurons that control movement of the hand. Les neurones du lobe frontal contrôlent également les fonctions cognitives telles que le maintien de l'attention, la parole et la prise de décision. Des études sur des humains qui ont endommagé leurs lobes frontaux montrent que des parties de cette zone sont impliquées dans la personnalité, la socialisation et l'évaluation des risques.

Les parietal lobe est situé au sommet du cerveau. Les neurones du lobe pariétal sont impliqués dans la parole et aussi dans la lecture. Two of the parietal lobe’s main functions are processing somatosensation—touch sensations like pressure, pain, heat, cold—and processing proprioception—the sense of how parts of the body are oriented in space. Le lobe pariétal contient une carte somatosensorielle du corps similaire au cortex moteur.

Les occipital lobe est situé à l'arrière du cerveau. It is primarily involved in vision—seeing, recognizing, and identifying the visual world.

Les temporel lobe is located at the base of the brain by your ears and is primarily involved in processing and interpreting sounds. It also contains the hippocampe (Greek for “seahorse”)—a structure that processes memory formation. The hippocampus is illustrated in Figure 26.24. Le rôle de l'hippocampe dans la mémoire a été partiellement déterminé par l'étude d'un célèbre patient épileptique, HM, qui a subi l'ablation des deux côtés de son hippocampe pour tenter de guérir son épilepsie. Ses crises ont disparu, mais il ne pouvait plus se forger de nouveaux souvenirs (même s'il pouvait se souvenir de certains faits avant sa chirurgie et apprendre de nouvelles tâches motrices).

Connexion Évolution

Cortex cérébral

Compared to other vertebrates, mammals have exceptionally large brains for their body size. An entire alligator’s brain, for example, would fill about one and a half teaspoons. This increase in brain to body size ratio is especially pronounced in apes, whales, and dolphins. While this increase in overall brain size doubtlessly played a role in the evolution of complex behaviors unique to mammals, it does not tell the whole story. Scientists have found a relationship between the relatively high surface area of the cortex and the intelligence and complex social behaviors exhibited by some mammals. This increased surface area is due, in part, to increased folding of the cortical sheet (more sulci and gyri). For example, a rat cortex is very smooth with very few sulci and gyri. Cat and sheep cortices have more sulci and gyri. Chimps, humans, and dolphins have even more.

Basal Ganglia

Interconnected brain areas called the ganglions de la base (ou noyaux basaux), shown in Figure 26.20b, play important roles in movement control and posture. Damage to the basal ganglia, as in Parkinson’s disease, leads to motor impairments like a shuffling gait when walking. The basal ganglia also regulate motivation. For example, when a wasp sting led to bilateral basal ganglia damage in a 25-year-old businessman, he began to spend all his days in bed and showed no interest in anything or anybody. But when he was externally stimulated—as when someone asked to play a card game with him—he was able to function normally. Interestingly, he and other similar patients do not report feeling bored or frustrated by their state.

Thalamus

Les thalamus (Greek for “inner chamber”), illustrated in Figure 26.24, acts as a gateway to and from the cortex. It receives sensory and motor inputs from the body and also receives feedback from the cortex. Ce mécanisme de rétroaction peut moduler la prise de conscience des entrées sensorielles et motrices en fonction de l'attention et de l'état d'éveil de l'animal. Le thalamus aide à réguler les états de conscience, d'éveil et de sommeil. A rare genetic disorder called fatal familial insomnia causes the degeneration of thalamic neurons and glia. This disorder prevents affected patients from being able to sleep, among other symptoms, and is eventually fatal.

Hypothalamus

Below the thalamus is the hypothalamus, shown in Figure 26.24. The hypothalamus controls the endocrine system by sending signals to the pituitary gland, a pea-sized endocrine gland that releases several different hormones that affect other glands as well as other cells. This relationship means that the hypothalamus regulates important behaviors that are controlled by these hormones. The hypothalamus is the body’s thermostat—it makes sure key functions like food and water intake, energy expenditure, and body temperature are kept at appropriate levels. Les neurones de l'hypothalamus régulent également les rythmes circadiens, parfois appelés cycles de sommeil.

Limbic System

Les limbic system est un ensemble connecté de structures qui régulent les émotions, ainsi que les comportements liés à la peur et à la motivation. Il joue un rôle dans la formation de la mémoire et comprend des parties du thalamus et de l'hypothalamus ainsi que l'hippocampe. One important structure within the limbic system is a temporal lobe structure called the amygdale (Greek for “almond”), illustrated in Figure 26.24. The two amygdala are important both for the sensation of fear and for recognizing fearful faces. Les gyrus cingulaire helps regulate emotions and pain.

Cervelet

The cerebellum (Latin for “little brain”), shown in Figure 26.21, sits at the base of the brain on top of the brainstem. Le cervelet contrôle l'équilibre et aide à coordonner les mouvements et à apprendre de nouvelles tâches motrices.

Tronc cérébral

The brainstem, illustrated in Figure 26.21, connects the rest of the brain with the spinal cord. It consists of the midbrain, medulla oblongata, and the pons. Motor and sensory neurons extend through the brainstem allowing for the relay of signals between the brain and spinal cord. Ascending neural pathways cross in this section of the brain allowing the left hemisphere of the cerebrum to control the right side of the body and vice versa. The brainstem coordinates motor control signals sent from the brain to the body. The brainstem controls several important functions of the body including alertness, arousal, breathing, blood pressure, digestion, heart rate, swallowing, walking, and sensory and motor information integration.

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Activité

Create a representation to illustrate what parts of the brain allow you to perform a favorite daily activity, like kicking a soccer ball, learning a new dance move, or reading the information in this section of the text and jotting down a few notes.

Soutien aux enseignants

The activity is an application of AP ® Learning Objective 3.50 and Science Practice 1.1 because students are creating a diagram to describe how the brain integrates and coordinates information to produce a response (for example, modeling the chronology and location of signaling that must take place between different parts of the brain, spinal cord, and muscle groups in order to kick a soccer ball).

Students should identify the cerebellum, hindbrain (pons), thalamus and cerebrum as responsible for kicking a soccer ball. The motor cortex and premotor areas of the cerebrum create the impulses for movement, as well as process the sensory information needed to see the soccer ball. The thalamus, cerebellum and hindbrain coordinate the movement with the body’s current posture to maintain balance and coordination.

Moelle épinière

Connecting to the brainstem and extending down the body through the spinal column is the spinal cord, shown in Figure 26.21. La moelle épinière est un épais faisceau de tissu nerveux qui transporte des informations sur le corps au cerveau et du cerveau au corps. The spinal cord is contained within the bones of the vertebrate column but is able to communicate signals to and from the body through its connections with spinal nerves (part of the peripheral nervous system). A cross-section of the spinal cord looks like a white oval containing a gray butterfly-shape, as illustrated in Figure 26.25. Myelinated axons make up the “white matter” and neuron and glial cell bodies make up the “gray matter.” Gray matter is also composed of interneurons, which connect two neurons each located in different parts of the body. Axons and cell bodies in the dorsal (facing the back of the animal) spinal cord convey mostly sensory information from the body to the brain. Axons and cell bodies in the ventral (facing the front of the animal) spinal cord primarily transmit signals controlling movement from the brain to the body.

La moelle épinière contrôle également les réflexes moteurs. These reflexes are quick, unconscious movements—like automatically removing a hand from a hot object. Les réflexes sont si rapides car ils impliquent des connexions synaptiques locales. Par exemple, le réflexe du genou qu'un médecin teste lors d'un examen physique de routine est contrôlé par une seule synapse entre un neurone sensoriel et un neurone moteur. Alors qu'un réflexe peut ne nécessiter que l'implication d'une ou deux synapses, les synapses avec les interneurones de la colonne vertébrale transmettent des informations au cerveau pour transmettre ce qui s'est passé (le genou a tressé ou la main était chaude).

In the United States, there around 10,000 spinal cord injuries each year. Because the spinal cord is the information superhighway connecting the brain with the body, damage to the spinal cord can lead to paralysis. The extent of the paralysis depends on the location of the injury along the spinal cord and whether the spinal cord was completely severed. For example, if the spinal cord is damaged at the level of the neck, it can cause paralysis from the neck down, whereas damage to the spinal column further down may limit paralysis to the legs. Spinal cord injuries are notoriously difficult to treat because spinal nerves do not regenerate, although ongoing research suggests that stem cell transplants may be able to act as a bridge to reconnect severed nerves. Researchers are also looking at ways to prevent the inflammation that worsens nerve damage after injury. One such treatment is to pump the body with cold saline to induce hypothermia. This cooling can prevent swelling and other processes that are thought to worsen spinal cord injuries.


Pathways in the Central Nervous System

In this section on pathways, we will cover the important pathways that make up the central nervous system. The ascending and descending tracts are the first two articles, which cover the anatomy of the sensory and motor pathways of the central nervous system respectively. There are also articles on the visual pathways and auditory pathways to help you understand the intricacies of these important senses.

The ascending tracts refer to the neural pathways by which sensory information from the peripheral nerves is transmitted to the cerebral cortex. In some texts, ascending tracts are also known as somatosensory pathways or systems. Functionally, the ascending tracts can be divided into the type of information they transmit – conscious or unconscious. In this article, we shall look at the anatomy of the ascending tracts, and consider their clinical implications.

We will discuss the descending tracts. The descending tracts are the pathways by which motor signals are sent from the brain to lower motor neurones. The lower motor neurones then directly innervate muscles to produce movement. There are no synapses within the descending pathways. At the termination of the descending tracts, the neurones synapse with a lower motor neurone. Thus, all the neurones within the descending motor system are classed as upper motor neurones. Their cell bodies are found in the cerebral cortex or the brain stem, with their axons remaining within the CNS.

The auditory pathway conveys the special sense of hearing. Information travels from the receptors in the organ of Corti of the inner ear (cochlear hair cells) to the central nervous system, carried by the vestibulocochlear nerve (CN VIII). This pathway ultimately reaches the primary auditory cortex for conscious perception. In addition, unconscious processing of auditory information occurs in parallel. In this article, we will discuss the anatomy of the auditory pathway – its components, anatomical course and relevant anatomical landmarks.


Fonction

Cranial nerves are responsible for the control of a number of functions in the body. Some of these functions include directing sense and motor impulses, equilibrium control, eye movement and vision, hearing, respiration, swallowing, smelling, facial sensation, and tasting. The names and major functions of these nerves are listed below.

  1. Olfactory Nerve: Sense of smell
  2. Optic Nerve: Vision
  3. Oculomotor Nerve: Eyeball and eyelid movement
  4. Trochlear Nerve: Eye movement
  5. Trigeminal Nerve: This is the largest cranial nerve and is divided into three branches consisting of the ophthalmic, maxillary and mandibular nerves. Functions controlled include facial sensation and chewing.
  6. Abducens Nerve: Eye movement
  7. Facial Nerve: Facial expressions and sense of taste
  8. Vestibulocochlear Nerve: Equilibrium and hearing
  9. Glossopharyngeal Nerve: Swallowing, sense of taste, and saliva secretion
  10. Vagus Nerve: Smooth muscle sensory and motor control in throat, lungs, heart, and digestive system
  11. Accessory Nerve: Movement of neck and shoulders
  12. Hypoglossal Nerve: Movement of tongue, swallowing, and speech

  1. Term Paper on the Brain and Nervous System
  2. Term Paper on the Functions of the Major Parts of the Brain
  3. Term Paper on the Spinal Cord
  4. Term Paper on the Nerves
  5. Term Paper on the Reflex Action

1. Term Paper on the Brain and Nervous System:

The various organs of the body must work in coordination if an organism is to survive effectively in its environment. To achieve this, the body has a series of receptors which pass information about the environment to a coordinating centre called the central nervous system or CNS. The CNS is made up of the brain and the spinal cord. After receiving the information, the CNS directs a response in the appropriate effectors (muscles or glands).

The nervous system is made up of the central nervous system, or CNS (made up of the brain and spinal cord), and a system of nerves. Nerves carry impulses between receptor organs (e.g. the eyes), the CNS, and effectors (muscles or glands).

The most highly developed part of the CNS is the brain.

2. Term Paper on the Functions of the Major Parts of the Brain:

The cerebrum is in the form of two matching halves – known as the cerebral hemispheres and is responsible for:

(i) The coordination of the organs of the body

(ii) The control of voluntary actions

(iii) The reception of sensation.

At the very front of the cerebrum is cerebrum the region responsible for memory and morals (the ‘higher mental activities’). At the back lies the region responsible for sight.

The cerebellum is the region of balance and instinct.

The medulla joins the brain to the spinal cord. It controls unconscious activities such as heartbeat, peristalsis and breathing.

The hypothalamus lies under the cerebrum and is the part of the brain responsible for monitoring changes, particularly in the blood. It may be regarded as the ‘homeostat’ of the body.

e. Glande pituitaire:

Situated beneath the hypothalamus, the pituitary gland is made up partly of nerve tissue. It is sometimes called the ‘master’ gland because it manufactures chemicals called hormones and releases them into the blood. These hormones control the activity of many glands and other organs throughout the body, such as those responsible for growth (e.g. of bones) and development (e.g. sexual development). Therefore, the pituitary gland has a very important part to play in coordination. It is regularly ‘instructed’ by the hypothalamus.

3. Term Paper on the Spinal Cord:

In the same way that a series of nerves (cranial nerves) serve the brain, impulses are relayed to, and conducted from the spinal cord by nerves called spinal nerves. Spinal nerves are connected with receptors and effectors in parts of the body other than the head.

In emergency situations, the spinal cord can receive and transmit impulses to bring about rapid, often protective responses called reflex actions. The central region of the spinal cord (the grey matter) contains nerve cells (relay neurones) involved solely in this process. The outer region of the spinal cord (the white matter) contains nerve cells involved in either supplying sensory information to the brain, or passing impulses on to muscles which are instructed by the brain (i.e. voluntary actions).

4. Term Paper on the Nerves:

A nerve is like a telephone cable- it contains a large number of small ‘wires’ called neurones. Each neurone is an individual nerve cell with its own cytoplasm, cell membrane and nucleus.

Neurones which conduct impulses from sensory receptors to the brain or spinal cord are called sensory neurones.

Neurones which then direct those impulses either to other parts of the brain or to other parts of the spinal cord are called relay neurones.

Neurones which conduct impulses from the brain or spinal cord to effectors are called motor (or efferent) neurones.

Neurones are insulated by a fatty (‘myelin’) sheath. They are long, they target the exact area to be affected and they conduct their impulses very quickly. These features are vital if an action is to be taken very quickly to prevent damage, as in a reflex action.

5. Term Paper on the Reflex Action:

Définition de Reflex Action:

A reflex action is a coordinated response to a specific stimulus.

In the example of the iris reflex, the brain is the part of the CNS involved, and the reflex action is called a cranial reflex.

When the spinal cord alone directs the response, the action is described as a spinal reflex. For example, when we quickly remove our finger from a hot object.

The sequence of events in a spinal reflex is:

1. A stimulus is received by the sensory receptor (in the example given above, the hot object provides the stimulus and the sensory receptor is located in the finger).

2. An impulse is generated and carried along by sensory neurones towards the spinal cord.

3. The sensory neurones become part of a spinal nerve.

4. The impulse travels toward the spinal cord along the dorsal root. The dorsal root is part of the linking pathway between outside stimuli and the spinal nerve.

5. Impulses arrive at the nerve endings of the sensory neurone in the grey matter of the spinal cord.

6. The nerve endings release a chemical which diffuses across a gap – the synapse – between the sensory neurone and the nerve endings of a relay neurone. The chemical stimulates the relay neurone to produce an impulse.

7. Another synapse links the relay neurone with a motor neurone.

8. The impulse travels along motor neurones away from the spinal cord along the ventral root. The ventral root is part of the linking pathway between the spinal nerve and the effector.

9. The nerve endings of the motor neurone are applied to the effector (the biceps muscle in this case).

10. A response is produced (as the biceps muscle contracts to lift the hand clear of the stimulus).


Nerves of the Arm and Hand

The nerves of the arm and hand perform a substantial two-fold role: commanding the intricate movements of the arms all the way down to the dexterous fingers, while also receiving the vast sensory information supplied by the sensory nerves of the hands and fingers. The movements of the arms must be fast, precise, and strong to complete the diverse activities the body engages in throughout the day. Even the tiny hand muscles, which perform very delicate and precise movements, are driven by about 200,000 neurons. Rapid conduction of sensory nerve signals from the hands provides critical information to the brain and feedback during precise activities. Continue Scrolling To Read More Below.

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Starting in the trunk of the body, the nerves of the arm and hand arise from the cervical and thoracic regions of the spinal cord as spinal nerves. These nerves merge to form a network called the brachial plexus before continuing into the arm. Five major nerves extend from the brachial plexus into the arm: the axillary, musculocutaneous, median, radial, and ulnar nerves. Each of these nerves carries information in the form of nerve impulses to and from a particular region of the arm and hand. Some of these impulses are sent from various parts of the brain and spinal cord some come from sense organs located in the joints, ligaments, and tendons and some come from nervous tissue in the muscles themselves.

The upper arm is served by several major nerves, including the axillary, radial, and musculocutaneous nerves. Running through the superior and posterior portions of the shoulder, the axillary nerve stimulates the deltoid muscle and receives information from sensory receptors in this region. Also running along the posterior of the arm, the radial nerve provides nerve signals to the triceps brachii muscle that extends the forearm and the skin of the posterior arm. The musculocutaneous nerve innervates the flexor muscles of the arm, including the biceps brachii and brachialis muscles.

Several major nerves continue from the arm into the forearm, including the radial, median, and ulnar nerves. These nerves control the forearm muscles that move the hands and fingers through tendons that pass through the wrist. Skin in the posterior forearm and extensor muscles of the hand and fingers are supplied by the branches of the radial nerve. Along the anterior of the forearm, the median and ulnar nerves supply nerve signals to the skin and to the flexor muscles of the hand and fingers.

As major sensory components of the body, the hands are the destination for a majority of the nerves in the upper limb. The radial, ulnar, and median nerves, having already supplied connections to the arm and forearm, continue into the hand where they form a branching network of nerve fibers. These myriad nerve fibers work together to control many delicate, precise muscles of the hand and receive signals from millions of sensory receptors that detect touch, pressure, temperature, and pain. The median nerve supplies the muscles and sensory receptors of the skin in the lateral (thumb side) palm, first, second, and third digits (thumb, index, and middle fingers), and lateral half of the fourth digit (ring finger). Along the dorsum (back) of the hand, the radial nerve supplies the muscles and sensory receptors in the lateral dorsum, and the first, second, and third digits. On the medial side of the hand, the ulnar nerve supplies the sensory receptors and muscles in the medial palm, medial dorsum, medial half of the fourth digit, and the fifth digit (pinky finger).

The sum of these nerves and sensory receptors allows the peripheral nerves in the arms and hands to collect information about the external conditions in relation to the body’s internal state to analyze this information and to initiate appropriate responses to satisfy the body’s needs. The speed at which we can, for instance, remove our hand from a surprisingly hot surface exemplifies the power of the central and peripheral nervous systems in coordination within the upper extremities. Remarkably, the nervous system transmits such messages to the brain at speeds of 180 miles per hour!