Chaque individu reçoit des informations de son environnement et de son propre organisme. Faim, soif, communication … influencent ou déterminent des réactions. Celles-ci peuvent s’enchaîner en manifestations visibles que l’on appelle comportement.
Quels sont les différents types de stimulus responsables de nos comportements ?
Comment la perception d’un stimulus entraîne-t-elle la naissance d’un message nerveux ?
Dans quels organes les réactions volontaires et involontaires s’élaborent-t-elles ?
A. Quels sont les différents types de stimuli responsables de nos comportements ?
1 a: En plongeant avec précaution sa main dans la baignoire, Modou constate que l’eau est beaucoup trop chaude. Il ouvre le robinet et rajoute de l’eau froide.
1 b: le ballon roule doucement et s’arrête à un mètre de Moussa. Ce dernier s’approche et d’un coup de pied le renvoie à son camarade.
1 c : Une forte odeur de brulé parvient à Nafi qui regarde la télévision. Elle se précipite dans la cuisine et éteint le feu sous la casserole.
1 d : Au départ d’un 100 mètres, les athlètes démarrent au coup de sifflet.
1 e : Dès la première gorgée, Omar se rend compte que son café n’est pas sucré. Il met deux morceaux de sucre dans sa tasse.
Doc 1: Observations
Identifie les stimuli à l’origine de ces réactions.
Associe ces réactions aux sensations correspondantes.
Doc 2 : Les organes des sens captent des milliers d’informations qui proviennent du milieu environnant.
– À partir des photos du document 2, associe chaque organe à une des sensations étudiées.
Nos organes des sens nous renseignent en permanence sur les divers stimuli provenant de notre environnement. La lumière, certaines vibrations de l’air, les molécules chimiques de nos aliments … sont autant de stimuli qui déterminent nos comportements.
B. Comment naissent et se transmettent les messages nerveux captés par nos organes des sens ?
Les récepteurs sensoriels :
Dans tous les organes des sens (peau, œil, oreille …) il y a des récepteurs sensoriels qui réagissent à des stimuli spécifiques (selon les cas la pression, la lumière, le son …) en émettant des messages nerveux.
Doc 3 : Les récepteurs tactiles de la peau
Une coupe de la peau, observée au microscope, montre la présence, dans le derme et l’hypoderme, de terminaisons nerveuses dont certaines sont entourées d’une capsule fibreuse : ce sont les corpuscules tactiles, sensibles aux contacts et aux variations de pression. Tous se prolongent par une fibre nerveuse : il s’agit de récepteurs nerveux.
Doc 4 : Les récepteurs sensoriels de l’œil
Décalque la coupe de l’œil puis représente dessus le trajet des rayons lumineux qui y pénètrent.
Où aboutissent ces rayons lumineux ?
Doc 5: Le trajet des messages nerveux du récepteur sensoriel au cerveau
Chaque organe des sens est spécialisé et n’est sensible qu’à un type de stimulus. Si la stimulation d’un récepteur sensoriel est suffisamment forte, ce dernier donne naissance à des messages nerveux appelés influx nerveux qui se propagent sur la fibre nerveuse issue du récepteur jusqu’au cerveau.
C. Rôle du cerveau dans le traitement de l’information
Doc 6: Le cerveau, l’organe de l’éveil
Le pianiste exécute les notes de sa partition ; la perception de sa musique le renseigne sur la qualité et la justesse de son interprétation. Son cerveau est actif.
Question : Sachant que les zones actives dans le cerveau sont en couleur, quelles sont les régions du cerveau qui interviennent dans cette activité ?
L’imagerie médicale permet de détecter les régions du cerveau qui sont activées lorsque l’organisme est soumis à des stimulations de l’environnement, effectue des mouvements … du fait qu’elle repose sur la mesure du débit sanguin, toute augmentation d’activité d’une région du cerveau s’accompagne d’une augmentation du débit sanguin de cette région.
Doc 10: L’imagerie cérébrale
1 : aires temporales ; 2 : aires occipitales
De multiples explorations ont montré que le cortex cérébral présente une quarantaine de zones différentes, certaines sont des aires de la sensibilité, d’autres des aires motrices
Doc 11: Les principales localisations cérébrales
Vocabulaire
Influx nerveux : Phénomène qui se propage le long des fibres nerveuses et transmet un message.
Moteur : Qui achemine une commande du centre nerveux vers l’effecteur.
Récepteur sensoriel : Ensemble de cellules très sensibles qui forment les organes des sens.
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Réflexe : Qu’on ne décide pas de faire, qui se fait indépendamment de la volonté.
Sensation : Phénomène par lequel un stimulus externe ou interne a un effet conscient sur l’être vivant.
Sensitif : Qui achemine une sensation depuis un organe vers un centre nerveux.
L’essentiel à retenir
Nous disposons de plusieurs sortes de récepteurs sensoriels : bâtonnets et cônes de la rétine, récepteurs réagissant aux vibrations sonores de l’oreille interne, récepteurs au chaud, au froid, à la pression de la peau …
Les organes des sens ont tous la même organisation, ils sont constitués de cellules sensorielles spécialisées dans la perception d’un unique stimulus (ex : corpuscule de Pacini : la pression).
Lorsqu’un récepteur sensoriel est stimulé, celui-ci crée des messages nerveux de nature électrique, qui sont transmis jusqu’aux centres nerveux par une fibre nerveuse. La réunion de plusieurs fibres nerveuses s’appelle un nerf.
On observe que les messages nerveux sensitifs sont transmis jusqu’au cortex cérébral, pour être analysé. Cette analyse met en jeu des aires cérébrales spécialisées dans une sensation (vision, toucher, etc…)
Pour percevoir une sensation, il doit y avoir confrontation entre les sensations et la mémoire, ce qui implique une communication entre les aires spécialisées dans la réception des sensations, et les aires de la mémoire.
Notre connaissance du monde découle uniquement des messages nés au niveau de nos récepteurs. Elle dépend donc de la richesse et de la diversité de nos récepteurs.
La rétine est une fine membrane qui tapisse le fond de l’œil. Cette membrane contient l’ensemble des récepteurs sensibles à la lumière.
Les récepteurs sensoriels de l’œil transforment la lumière qu’ils reçoivent en message nerveux. Ils contiennent en effet des pigments sensibles à la lumière.
D’après leur aspect, on distingue deux types de récepteurs : les cônes et les bâtonnets. Les premiers fournissent en pleine lumière une vision colorée très précise ; les seconds sont responsables de la vision en faible lumière en fournissant des images floues et non colorées.
Grâce au cristallin qui peut se déformer, la mise au point des images se fait automatiquement.
D. Comment s’élaborent les réactions volontaires ?
Fig 3: Les trajets des messages nerveux dans un mouvement volontaire
« Je vois la boisson, elle me fait envie, je décide de la prendre, je m’approche de la table et ma main se referme sur le verre »
Quels organes interviennent pour réaliser ce geste ?
1. Quel est le trajet complet du message sensitif dans cette action ?
2. Quel est le trajet complet du message moteur dans cette action ?
E. La moelle épinière et les réflexes
Une intention est toujours le point de départ d’un mouvement volontaire. Ces mouvements naissent dans l’aire motrice du cortex cérébral de chaque hémisphère cérébral.
4a : le réflexe rotulien
4b : la marche du nouveau-né
Fig 4: Quelques réflexes
Ce test est réalisé couramment par les médecins afin de connaître en partie l’état du patient. La percussion du tendon sous la rotule provoque l’extension de la jambe chez tous les individus en bonne santé.
– Dégage les caractères des réflexes à partir des exemples 4a et 4b.
– Parmi les activités humaines suivantes, quelles sont celles qui te paraissent être des réflexes ?
— Jouer au football : c’est se préparer, courir et tirer au but.
— Quand on tombe, les mains partent en avant pour amortir le choc.
— Le gardien de but arrête le ballon « sans y penser ».
— Porter un verre à la bouche.
Fig 5: Le trajet de l’information dans l’acte réflexe
Quels faits expérimentaux et observations.
1. Une destruction de certaines parties du cerveau empêche la réalisation de tout acte volontaire. Cependant, le sujet paralysé continue de présenter des réponses réflexes.
2. Des accidentés de la route, ayant subi d’importantes fractures de la colonne vertébrale au niveau du dos, perdent toutes sensations dans la partie basse du corps et sont paralysés des membres inférieurs.
3. La section des nerfs reliant les muscles à la colonne vertébrale entraîne leur paralysie.
– Que conclus-tu des faits expérimentaux de 1) ?
– Quel est l’organe contenu dans la colonne vertébrale dont la lésion est responsable de ces handicaps décrits en 2) ?
– Pourquoi ces nerfs sont-ils qualifiés de nerfs moteurs ?
– Pourquoi les organes commandés par ces nerfs sont-ils nommés effecteurs ?
Utilise le schéma et les informations tirées des faits expérimentaux pour reconstituer le trajet de l’information dans le réflexe.
6a: Coupe d’un nerf
6b : synapses
Fig 6: Les neurones et les synapses
Le nerf conducteur de l’information est comparable à un câble composé de nombreuses fibres semblables. Chaque fibre fait partie d’une cellule nerveuse appelée neurone, dont le noyau se trouve dans les centres nerveux. La transmission de l’information d’un neurone à l’autre se fait par l’intermédiaire de j onctions particulières appelées synapses.
Un geste involontaire et automatique est appelé réflexe parce que le message nerveux revient dans la région de son point de départ après s’être réfléchi sur la moelle épinière. Le message parcourt les neurones en franchissant les synapses jusqu’aux centres-nerveux.
F. Des agents qui perturbent le fonctionnement du système nerveux
fig 1: Pourcentage des fumeurs par tranche d’âge
fig 2: Pourcentage des fumeurs par sexe
a) Représentez sous forme d’histogrammes les pourcentages de fumeurs en fonction de l’age. Que remarquez-vous ?
b) Quelle est la tranche d’âge la plus touchée par le tabagisme ?
c) Comparez le pourcentage de fumeurs adultes et adolescents suivant le sexe. Que remarquez-vous ?
Les tableaux 1 et 2 indiquent les pourcentages de fumeurs par tranche d’âge et par sexe 7. Le tabagisme
Fig 3 : les motivations des alcooliques
Observez la figure 3 représentant les motivations des buveurs à risques (1/2 litre de vin à 10° ou son équivalent par jour)
D’après ce diagramme, citez les principaux facteurs individuels ou sociaux susceptibles de provoquer une attirance pour l’alcool.
Les tableaux 1 et 2 indiquent les pourcentages de fumeurs par tranche d’âge et par sexe 8. L’alcoolisme
« Dans le cerveau, il existe un système de récompense formé par les réseaux neuroniques dont l’activation se traduit par une sensation de plaisir. Un messager chimique est principalement impliqué dans le fonctionnement des synapses de ce réseau.
Toutes les drogues, directement et indirectement, ont pour effet d’activer ce système en augmentant artificiellement la concentration de ce messager. Il en résulte un état d’euphorie passager, suivi d’une sensation de malaise lorsque la drogue se dissipe. Rien qui porte vraiment à conséquence. Mais si l’expérience se renouvelle, on constate que s’installe, parfois très rapidement, un état de dépendance marqué par l’irrépressible besoin de consommer toujours plus de drogue (accoutumance) et d’éviter le malaise intense accompagnant leur privation. » 9: Drogues et cerveau
10 les drogues modifient l’activité mentale, les sensations, les comportements
La prise de drogue modifie le comportement et les sensations. À partir des docs 7, 8, 9 et 10 illustre cette affirmation.
De nombreux facteurs peuvent provoquer une attirance pour le tabac, l’alcool ou les stupéfiants (fragilité morale, le contexte social. ..). L’individu court alors un risque accru de devenir un toxicomane.
Vocabulaire
Cerveau : Partie antérieure de l’encéphale, composé de deux hémisphères cérébraux, circonvolutions cérébrales.
Drogue : substances qui perturbent gravement le comportement.
Encéphale : Ensemble des centres nerveux contenus dans la boîte crânienne des vertébrés (le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral).
Messager chimique : substance contenue dans les neurones qui permettent le passage du message nerveux.
Neurone : cellule spécialisée du tissu nerveux
Synapse : jonction entre cellules nerveuses
L’essentiel à retenir
La perception consciente de l’environnement et la commande motrice volontaire s’élaborent au niveau du cortex cérébral. Elles mettent en jeu des aires cérébrales localisées où aboutissent et d’où partent les messages nerveux. Elles supposent des communications entre les différentes régions du cerveau et la mise en jeu de la mémoire. Le cerveau est un organe fragile : il est particulièrement sensible aux insuffisances de l’approvisionnement en dioxygène et en glucose. La mort du cerveau signifie la mort de l’individu. Certaines substances chimiques (les drogues) perturbent gravement son fonctionnement.
Exercices
Exercice 1
Encadre le numéro correspondant à la bonne réponse. Les informations parviennent au cerveau :
1. Grâce aux fibres nerveuses sensitives.
2. Grâce aux fibres nerveuses motrices.
3. Grâce à l’ensemble du nerf mixte.
Exercice 2
On a mesuré la distance maximale nécessaire pour la vision de près (punctum proximum) chez une personne en fonction de son âge. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous.
Punctum proximum en cm
30
32
34
35
37
42
44
46
Age en années
20
25
30
35
40
45
50
55
1. Représente sur un graphe les variations du punctum proximum en fonction de l’âge.
2. Comment le punctum proximum varie-t-il ?
3. Quel est l’organe de l’œil devenu moins performant qui est à l’origine de ces variations ?
Exercice 3
Des expériences réalisées chez un animal, ont permis de préciser le cheminement du message nerveux créé par une stimulation (doc ci-contre)
– On coupe le nerf N1 : le mouvement d’extension après percussion n’a pas lieu.
– Des sections des nerfs N2 et N3 ont la même conséquence.
– Une section de la moelle épinière au niveau de l’insertion des nerfs N1, N2 et N3 entraîne également une suppression de la réaction d’extension.
1. Enumère les cinq éléments fondamentaux qui entrent successivement en action lors de l’établissement du réflexe suite à la percussion du tendon situé sous la rotule. Justifie ta réponse.
2. Décalque la figure ci-dessous, puis complète la légende en indiquant par des flèches le sens de conduction de chacun des trois nerfs représentés sur ce schéma.
Exercice 4
Encadre le numéro correspondant à la bonne réponse :
Un réflexe est une action :
1. Volontaire.
2. Effectuée après réflexion.
3. Réalisée grâce à la volonté.
4. Involontaire.
Exercice 5
Pour connaître les différents organes impliqués dans la réalisation d’un réflexe, on effectue des expériences de stimulation sur une grenouille décérébrée. Les résultats sont consignés dans le tableau suivant :
Conditions des expériences et stimulations
Réponses
Conditions
stimulations
1. Grenouille saine
Pincement de la patte gauche
Flexion de la patte gauche
2. Anesthésie à l’éther
Pincement de la patte gauche
Aucune réponse
3. Elimination de l’effet de l’éther par lavage à l’eau
Pincement de la patte gauche
Flexion de la patte gauche
4. On coupe le nerf sciatique qui est le nerf de la patte
Pincement de la patte gauche
Aucune réponse
5. Moelle épinière détruite ; nerf intact
Pincement de la patte gauche
Aucune réponse
Pincement de la patte droite
Aucune réponse
A partir de ces résultats obtenus chez la grenouille :
a. déduis de chaque expérience les organes impliqués dans la réalisation des réflexes.
b. cite dans l’ordre les éléments intervenant dans la réalisation du réflexe
c. Réalise un schéma annoté de l’arc réflexe de flexion de la patte (en utilisant des figures géométriques et des flèches pour représenter les éléments intervenant dans la réalisation du réflexe).
