4° La commande du mouvement

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Introduction : Le système nerveux semble important pour le contrôle des mouvements et des réflexes en cas de danger (risques géologiques par exemple). Quel est son rôle ? Comment fonctionne-t-il ?

I La perception de l'environnement 

Activité 1a : Etude de trois situations 

Vidéo de la situation 2

Activité 1b : Testons la sensibilité de notre peau

La peau contient des récepteurs particuliers appelés « corpuscules de Pacini » qui détectent les pressions exercées sur la peau. Ils nous permettent de réagir quand quelque chose nous touche.

http://www.alessandroconti.ch/coursbio/Biologiehumaine/fr/image/peau.jpg

On cherche à savoir quelle distance sépare les corpuscules de Pacini dans les différentes parties de notre corps.

Protocole :

• Travailler par binôme, utiliser un compas.    

• L’élève n°1 manipule le compas, l’élève n°2 est le cobaye et ferme les yeux. 

• L’élève n°1 qui teste, travaille d’abord sur le dos de la main de son camarade puis sur le bras puis le dos.

• L’élève n°1 choisit un écartement assez grand du compas et le pose sur la peau de son camarade. L’élève n°2 doit dire s‘il ressent un point de pression ou deux points de pression. L’expérience est recommencée au même endroit avec une ouverture du compas plus petite jusqu’à ce que l’élève n°2 ne ressente plus qu’un seul point de pression.

• Noter alors le dernier écartement pour lequel deux points ont été ressentis, cela indiquera la distance approximative entre deux corpuscules de Pacini dans cette zone. En effet quand la distance entre les deux points du compas est inférieure à la distance entre deux corpuscules, un seul corpuscule est activé.

II La liaison entre les organes des sens et le muscle qui se contracte 

Activité 2a : Attrapons une balle et observons notre réaction

Lancer une balle à un élève qui fermera les yeux au « top ».

Puis au top faire fermer les yeux à différentes distances de l’élève, commencer par une distance faible par rapport à l’élève. Il rattrape quand même la balle. 

Constat : après avoir vu la ………………………..de la trajectoire, l’élève peut rattraper la balle même avec les yeux fermés. 

On en déduit que la trajectoire a été enregistrée par un autre organe que les yeux qui a commandé les muscles des bras.

Hypothèse : ça serait le ………………. appelé aussi « encéphale ».

Observation : d’une IRM fonctionnelle

Voici des images obtenues par Imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) 

L’IRM d’un cerveau nous donne toujours 3 vues : de dessus, de profil puis de derrière. Quand il y a activité du cerveau, il y a un afflux de sang à l’endroit du cerveau qui est actif et cela ressort par une couleur sur le fond gris de l’image.

IRM d’un patient montrant les 3 vues :

Constat : À chaque fois que l'on fait une action, une zone du cerveau s'active. Quand on bourge une partie …………… du corps, le cerveau est actif dans son hémisphère ………………et vice-versa.

Déduction : L’…………………………………(le cerveau) contrôle les mouvements. Il doit donc y avoir une liaison entre les organes des ………………..et l’……………………………..puis entre l'encéphale et les ……………………………...  Cette liaison croise le plan de symétrie du corps car quand on bouge à droite ça s’active à gauche…et vice-versa.

Expérience : Dissection d’une grenouille  livre belin vieux doc page 93 et 95

1. Réalise la dissection du membre postérieur de grenouille.
2. Complète les légendes du dessin ci-dessous.
3. Sur le dessin, colorie en bleu le système nerveux et en rouge les muscles.

Conclusion : Il y a bien un lien entre l’œil et les muscles : c’est le système nerveux composé :

• du cerveau ou « …………………………» lui-même divisé en deux parties appelées « ……………………………….» et d’une partie plus petite appelée « …………………………………. ».

• de la moelle ……………………………..,

• des .............................

Activité 2b: Le cerveau reçoit une information, calcule et répond

Expérience main/règle travail par deux élèves : un élève tient la règle, le zéro positionné entre les doigts (pouce et index horizontaux et rapprochés style pince de crabe) de l’autre élève. L’élève 2 doit rattraper la règle quand l’élève 1 la lâche. Ils mesurent la distance en cm parcourue pendant le temps de réaction. Ils renouvellent l’expérience.

Complète le texte à trous :

On constate qu’au fur et à mesure des essais, la distance parcourue par la règle avant que l’élève ne l’attrape est de plus en ……………….. Il y a eu un entraînement, un apprentissage du geste qui se déclenche plus …………...

L’encéphale intègre le mouvement, le temps d’analyse est plus court car le mouvement est déjà connu. La réponse est donc plus rapide. 

Une chute de 10 cm de la règle est un temps de réaction d’environ 150 millisecondes c’est une très bonne performance. Une chute de 20 cm environ 200 millisecondes est une performance moyenne.

L’œil reçoit une image sous forme de lumière. C’est le fond de l’œil appelé “la rétine” qui transforme l’image reçue en message nerveux. Ce dernier sera transmis par le nerf optique à l’encéphale. On parle de message nerveux sensitif circulant dans un nerf sensitif. 

De là, l’information arrive dans une  aire cérébrale qui s’occupe de la vision et appelée “aire visuelle”. Celle-ci est située à l’arrière du cerveau. Le message est de nature électrique, voilà pourquoi mettre les doigts dans une prise n’est pas une bonne idée sauf si on veut faire du cerveau grillé !! ^^

1. Sers-toi du texte pour associer chaque numéro à une étape du mouvement.
2. Repasse en bleu le circuit sensitif.
3. Repasse en rouge le circuit moteur.

 Hatier 1997

III La communication dans l’encephale

lossy-page1-900px-Neuronal_web.tif, par ALol88 propre travail, via wikimedia commons,CC-BY-4.0  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Neuronal_web.tif

Vidéo sur les neurones :

https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/le-message-nerveux-227.html

Les neurones transportent des messages nerveux électriques. Comme dans tout circuit électrique, pour que le courant passe d’un neurone à un autre il faudrait que les neurones se touchent. Or l’axone venant se connecter au neurone suivant ne touche pas les dendrites de celui-ci : il y a un espace entre les deux neurones. Cet espace est appelé synapse ou fente synaptique. On peut donc se demander comment le message nerveux passe du neurone présynaptique (situé avant la synapse) au neurone postsynaptique (situé après la synapse). Le mécanisme est simple. L’axone du neurone présynaptique possède des vésicules (des poches) remplies d’une substance chimique appelée un “neurotransmetteur”. Comme son nom l’indique, cette substance permet de transmettre le message d’un neurone à un autre. Quand le message nerveux présynaptique arrive, il provoque la fusion des vésicules avec la membrane de l’axone : les neurotransmetteurs libérés circulent dans l’espace synaptique. Ils vont se fixer sur des récepteurs situés sur la membrane du neurone postsynaptique déclenchant la naissance d’un message nerveux électrique postsynaptique.

1. Complète les légendes à l’aide des mots en gras du texte puis mets un titre.
2. Dessine une flèche bleue montrant l’arrivée du message nerveux présynaptique.
3. Dessine en vert un neurotransmetteur fixé dans un récepteur.
4. Dessine une flèche rouge montrant le départ du message nerveux postsynaptique.

Activité 3c : Les neurones établissent des connexions lors des apprentissages

Exercice7 p198 Nathan 2007 

Question 1 : Sur les images, colorie au fluo le corps cellulaire de chaque neurone puis compte-les :

Question 2 : Compare le nombre de connexions et de prolongements cytoplasmiques chez les 2 enfants.

Question 3 : Mettez en relation le développement du cerveau des enfants et leur capacité à comprendre le monde qui les entoure.

Bilan 3 : L’encéphale est constitué de milliards de cellules appelées neurones organisés en réseau : chaque neurone est relié à des milliers d’autres. A chaque action, une communication s’établit entre les différentes zones d’activité du cerveau. Les messages nerveux circulent le long des neurones et sont transmis de neurones en neurones au niveau des synapses par l’intermédiaire de messagers chimiques.