Le système nerveux : capter, décider, commander

Lors d’une réponse à un stimulus, on peut représenter un circuit simplifié en cinq fonctions : capter, conduire l’information sensorielle, traiter, conduire une commande, agir. Cette chaîne décrit le modèle sensorimoteur étudié ; tous les messages du système nerveux ne commencent pas par un stimulus extérieur nouveau et ne finissent pas sur un muscle.

L’encéphale, dans le crâne, et la moelle épinière constituent le système nerveux central humain. Ils comprennent plusieurs régions et centres fonctionnels : ce ne sont pas seulement deux « points de décision ». Certains circuits réflexes font intervenir la moelle sans attendre l’élaboration d’une réponse volontaire consciente.

Un nerf est un organe constitué notamment de faisceaux d’axones, accompagnés de cellules de soutien, de tissus et de vaisseaux. Il n’est pas une cellule unique. Certains nerfs sont sensitifs, d’autres moteurs, et beaucoup sont mixtes : ils contiennent des fibres de fonctions différentes. Une voie sensitive et une voie motrice peuvent donc emprunter des fibres distinctes d’un même nerf.

Le sens fonctionnel des flèches s’interprète relativement au circuit. « Vers les centres » et « vers l’effecteur » sont plus précis que « monte » et « descend » : le corps et la feuille n’ont pas besoin d’être orientés pareil.

Le neurone est une cellule. Son corps cellulaire contient le noyau ; ses prolongements participent à la réception et à la transmission des signaux. L’axone peut être très long et possède lui aussi du cytoplasme et une membrane. Dans un nerf, on trouve surtout des prolongements de neurones, pas des milliers de cellules entières rangées bout à bout.

Une communication électrochimique. Le long des fibres, la propagation fait intervenir les propriétés électriques de la membrane et des mouvements d’ions. Ce n’est pas le même mécanisme que la propagation d’un signal dans un câble métallique. Le fait que les vitesses diffèrent ne prouve pas que le signal nerveux ne serait « pas électrique ».

Une synapse chimique. Le neurone émetteur libère des molécules messagères dans un espace extracellulaire, la fente synaptique. Cet espace contient du liquide ; ce n’est pas un vide. Les molécules peuvent être reconnues par des récepteurs de la cellule suivante. Les deux cellules restent distinctes. Il existe aussi des synapses électriques, où des protéines de jonction permettent le passage de courant entre cellules : le schéma chimique n’est donc pas universel.

Propagation et réaction ne sont pas synonymes. Le temps de réaction mesuré peut comprendre la réception sensorielle, des trajets de propagation, des relais, le traitement et la mise en action du muscle. Un calcul sur un seul trajet n’explique pas automatiquement toute cette durée. Pour additionner des délais, il faut préciser les phases retenues et ne pas compter deux fois des processus qui se recouvrent.

Santé et limites. Des sons intenses ou prolongés peuvent léser l’oreille interne et provoquer une perte auditive durable. Le sommeil participe au fonctionnement cérébral et à la mémoire. Les substances psychoactives peuvent modifier la perception, l’attention, le jugement ou la coordination ; leurs effets ne se résument pas tous à un ralentissement identique. Ces relations expliquent l’intérêt de comportements de prévention sans constituer un diagnostic individuel.

Dans un modèle pédagogique, une réponse comporte successivement un trajet sensitif de 0,45 m à 45 m/s, un délai central fixé à 1 ms, un trajet moteur de 0,30 m à 60 m/s, puis un délai de mise en action fixé à 3 ms. Les phases sont supposées successives, sans recouvrement ; les valeurs sont fictives et données pour le calcul.

Calculer les deux propagations séparément.

Les trajets n’ont ni la même longueur ni la même vitesse : il ne faut pas appliquer une seule des deux vitesses à leur somme.

Utiliser une même unité avant l’addition numérique. Le délai total de ce modèle vaut $10+1+5+3=19$ ms. Les 15 ms de propagation ne sont donc pas le délai complet, même dans ce circuit simplifié.

Comparer sans inventer un mécanisme. Si une expérience correspondant réellement à ces mêmes conditions donnait 220 ms, les durées décrites n’en expliqueraient que 19. Les 201 ms restantes signaleraient des phases omises ou un modèle incomplet ; ce calcul seul ne permettrait pas de les attribuer entièrement au cerveau ou à une synapse particulière.

Contrôler une incompatibilité. Une durée totale annoncée de 18 ms serait incompatible avec les phases exactes et successives posées ici. En situation réelle, on examinerait aussi les incertitudes et les hypothèses ; on ne conclurait pas qu’une donnée de propagation quelconque doit être inférieure à toute mesure de réaction effectuée ailleurs.

La figure existante montre des récepteurs de la peau, un trajet sensitif vers la moelle épinière, puis une voie motrice vers un muscle du bras. Les cinq repères correspondent aux fonctions du circuit simplifié. Le cerveau est représenté, mais ce dessin ne signifie pas que tout message doit obligatoirement le traverser avant une réponse médullaire.

Les flèches pleines et pointillées différencient les voies sans dépendre de la couleur. Elles désignent les sens fonctionnels de ce circuit, pas une règle interdisant les retours sensitifs ou les nerfs mixtes.

L’encadré représente une synapse chimique : deux cellules distinctes, une fente contenant du liquide extracellulaire et des molécules messagères. Il ne montre pas une synapse électrique. Cet encadré est une illustration séparée du circuit : il ne localise pas une synapse dans le nerf périphérique dessiné.

Les vitesses du cartouche sont des valeurs illustratives, pas des limites universelles de toutes les fibres ou de tous les câbles. Les mécanismes, les trajets et les conditions de mesure doivent être précisés avant une comparaison numérique.