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19.11: Somatosensation
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Somatosensation
 
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19.11: Somatosensation

19.11: Somatosensation

The somatosensory system relays sensory information from the skin, mucous membranes, limbs, and joints. Somatosensation is more familiarly known as the sense of touch. A typical somatosensory pathway includes three types of long neurons: primary, secondary, and tertiary. Primary neurons have cell bodies located near the spinal cord in groups of neurons called dorsal root ganglia. The sensory neurons of ganglia innervate designated areas of skin called dermatomes.

In the skin, specialized structures called mechanoreceptors transduce mechanical pressure or distortion into neural signals. In hairless skin, most disturbances can be detected by one of four types of mechanoreceptors. Two of these, Merkel disks and Ruffini endings, are slow-adapting and continue to respond to stimuli that remain in prolonged contact with the skin. Merkel disks respond to light touch. Ruffini endings detect deeper static touch, skin stretch, joint deformation, and warmth.

The other two major cutaneous mechanoreceptors, Meissner corpuscles and Pacinian corpuscles, are rapidly-adapting. These mechanoreceptors detect dynamic stimuli, like those required to read Braille. Meissner corpuscles are responsive to delicate touch and pressure, as well as low-frequency vibrations. Pacinian corpuscles respond best to deep, repetitive pressure and high-frequency vibrations. Information detected by these mechanoreceptors is propagated towards the cell body in the dorsal root ganglion.

Primary neurons from the dorsal root ganglia extend axons into the spinal cord, continuing the propagation of somatosensory information from the body to the brain. The axons terminate in the medulla, where they synapse, or communicate, with secondary neurons. At this point, the signal has remained ipsilateral, on the same side of the body that initially detected the stimulus. Secondary neurons, though, have axons on the opposite side of the medulla and decussate (cross) the information. Thus, information detected on the left side of the body is initially processed in the right hemisphere of the brain. From the opposite side of the medulla, the axons from secondary neurons continue up to the thalamus, where they synapse with tertiary neurons. Tertiary neurons have axons that terminate in the somatosensory cortex.

Each part of the body, to some degree, is represented in this cortical area on a somatosensory map called a homunculus. Body areas with a higher density of mechanoreceptors, like the fingertips, have greater representations in the cortex than areas with a lower mechanoreceptor density, such as the palms and arms.

When a particular bodily region does not function as intended, the sensory cortex can undergo cortical reorganization. For instance, Braille readers have larger finger representations in the somatosensory cortex than individuals who cannot read Braille. In forearm amputees, some data suggests that the cortical region previously connected to the amputated arm can be remapped to the adjacent cortical region (in this case, the face). This can cause phantom limb experiences, in which an amputee feels stimulation from the missing arm when certain areas of the face are stimulated.

Le système somatosensoriel transmet les informations sensorielles de la peau, des muqueuses, des membres et des articulations. La somatosensation est plus familièrement connue sous le nom de sens du toucher. Une voie somatosensorielle typique comprend trois types de neurones longs : primaire, secondaire, et tertiaire. Les neurones primaires ont des corps cellulaires situés près de la moelle épinière dans des groupes de neurones appelés ganglions racinaires dorsaux. Les neurones sensoriels des ganglions innervate des zones désignées de la peau appelées dermatomes.

Dans la peau, les structures spécialisées appelées mécanorécepteurs transduisent la pression mécanique ou la distorsion dans les signaux neuronaux. Dans la peau sans poils, la plupart des perturbations peuvent être détectées par l’un des quatre types de mécanorécepteurs. Deux d’entre eux, les disques Merkel et les terminaisons Ruffini, s’adaptent lentement et continuent de répondre à des stimuli qui restent en contact prolongé avec la peau. Les disques Merkel répondent au toucher léger. Les terminaisons Ruffini détectent un toucher statique plus profond, un étirement de la peau, une déformation des articulations et de la chaleur.

Les deux autres principaux mécanorécepteurs cutanés, les corpuscules meissner et les corpuscules paciniens, s’adaptent rapidement. Ces mécanorécepteurs détectent les stimuli dynamiques, comme ceux nécessaires pour lire le braille. Les corpuscules de Meissner sont sensibles au toucher et à la pression délicats, ainsi qu’aux vibrations à basse fréquence. Les corpuscules paciniens réagissent le mieux aux vibrations profondes et répétitives et à haute fréquence. L’information détectée par ces mécanorécepteurs est propagée vers le corps cellulaire dans le ganglion dorsal racine.

Les neurones primaires des ganglions dorsaux de racine prolongent les axones dans la moelle épinière, continuant la propagation de l’information somatosensorielle du corps au cerveau. Les axones se terminent dans la médulla, où ils synapse, ou de communiquer, avec les neurones secondaires. À ce stade, le signal est resté ipsilateral, du même côté du corps qui a initialement détecté le stimulus. Les neurones secondaires, cependant, ont des axones sur le côté opposé de la médulle et decussate (croix) l’information. Ainsi, l’information détectée sur le côté gauche du corps est initialement traitée dans l’hémisphère droit du cerveau. De l’autre côté de la médulle, les axones des neurones secondaires continuent jusqu’au thalamus, où ils synapse avec des neurones tertiaires. Les neurones tertiaires ont des axones qui se terminent dans le cortex somatosensoriel.

Chaque partie du corps, dans une certaine mesure, est représentée dans cette zone corticale sur une carte somatosensorielle appelée un homunculus. Les zones du corps avec une densité plus élevée de mécanorécepteurs, comme le bout des doigts, ont de plus grandes représentations dans le cortex que les zones avec une densité mécanorécepteur inférieure, comme les paumes et les bras.

Quand une région corporelle particulière ne fonctionne pas comme prévu, le cortex sensoriel peut subir la réorganisation corticale. Par exemple, les lecteurs en braille ont de plus grandes représentations des doigts dans le cortex somatosensoriel que les individus qui ne peuvent pas lire le braille. Dans les amputés d’avant-bras, certaines données suggèrent que la région corticale précédemment liée au bras amputé peut être remapped à la région corticale adjacente (dans ce cas, le visage). Cela peut provoquer des expériences de membre fantôme, dans lequel un amputé se sent la stimulation du bras manquant lorsque certaines zones du visage sont stimulées.


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