Qu’est ce ?

La neurophysiologie est un essai d’interprétation des comportements par le substrat neuromusculaire, mais c’est avant tout, la physiologie du système nerveux. Elle est l’étude des propriétés fonctionnelles des neurones, de la glie et des réseaux.

Dans toute action ou comportement de tout organisme, le système nerveux est présent. Tout changement dans son développement résulte de modifications fonctionnelles dudit système. Les offres de neurophysiologie révèlent comment cela fonctionne et comment ce système complexe produit la variété de modèles de comportement qui manifestent les organismes. Cependant, malgré les progrès réalisés dans la recherche, en particulier dans les aspects biochimiques et électriques, on pense que beaucoup plus est inconnu.

Historiquement, elle a été dominée par l’électrophysiologie, l’enregistrement électrique d’événements neuronaux allant du molaire (l’électroencéphalogramme, EEG) au cellulaire (enregistrement intracellulaire des propriétés de neurones isolés). Cependant, comme le neurone est une « machine » électrochimique, il est impossible de séparer les événements électriques des processus biochimiques et moléculaires qui les provoquent. Ainsi, les neurophysiologistes utilisent aujourd’hui des techniques issues de la chimie (imagerie calcique), de la physique (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, IRMf) et de la biologie moléculaire (mutations dirigées) pour étudier la fonction cérébrale. Comme nous le verrons, l’utilisation de techniques in vitro a facilité tous les aspects de la neurophysiologie moderne et on peut dire à juste titre qu’elle en a permis beaucoup.

Voir aussi: la physiopathologie, la psychophysiologie, la psychopathologie, la pathobiochimie.

La neurophysiologie élémentaire tente d’étudier le comportement de neurones isolés ou de groupes de neurones. Les faits établis par la neurophysiologie élémentaire peuvent être utilisés par la théorie mathématique des réseaux neuronaux pour construire des modèles mathématiques qui permettent l’identification de phénomènes neurophysiologiques tels que la mémoire et l’apprentissage.

Les principaux faits établis par la neurophysiologie de base prise en compte dans la construction de modèles de réseaux neuronaux sont:

• Un cerveau plein de neurones. Le nombre de neurones dans un cerveau humain a été estimé à plus de 10¹¹ neurones.
• Les neurones sont constitués d’un corps cellulaire, d’une structure dendritique arborescente et d’un axone. Les neurones sont des cellules vivantes avec un métabolisme similaire à celui des autres cellules. Ainsi, le corps cellulaire ou soma contient un noyau, des vésicules, des mitochondries et d’autres organites. Contrairement aux autres cellules, les neurones ont des dendrites et un axone. Les dendrites forment une immense structure arborescente qui peut s’étendre sur de vastes zones d’un cerveau, les axones peuvent mesurer plus d’un mètre de long.
• Les neurones génèrent des potentiels électriques. Les potentiels électriques, qui peuvent être soit du type sous-seuil tels que EPSP (Excitatory Post – Sinaptic Potential) et IPSP (Inhibitory Post – Sinaptic Potential), soit être de type supra-seuil tels que les potentiels d’action (PA), Ce sont des phénomènes électrophysiologiques dus au fait que les membranes cellulaires ont des propriétés actives qui les rendent excitables ou sensibles aux potentiels électriques d’autres neurones. La sommation des entrées électriques converge le long du neurone et génère le potentiel au début de l’axone, qui se propage sur sa longueur jusqu’au terminal axonal.
• Les potentiels électriques sont les mécanismes de base de la communication entre les neurones. Les potentiels d’action sont des signaux électriques qu’un neurone envoie à d’autres et représentent un certain type d’informations. Chaque neurone reçoit de nombreux signaux d’autres neurones (potentiel convergent) et à son tour envoie des signaux à beaucoup d’autres (potentiel émergent).
• Les neurones sont fonctionnellement polarisés. Autrement dit, les neurones reçoivent des signaux électriques via leurs dendrites, traitent et superposent ces signaux sur le soma, et envoient une réponse à d’autres neurones via leur axone.
• La jonction entre l’axone d’un neurone et les dendrites d’un autre neurone s’appelle une synapse. Les synapses peuvent être électriques et / ou chimiques. Une synapse électrochimique est composée d’un émetteur présynaptique et d’un récepteur postsynaptique, séparés par une fente intersynaptique. Lorsqu’une impulsion atteint la fin d’un axone, une chaîne de réactions physiologiques est déclenchée au niveau du terminal axonal, conduisant à la libération de produits chimiques (neurotransmetteurs) dans l’espace intersynaptique. Ceux-ci diffusent passivement dans tout l’espace synaptique provoquant des changements dans le potentiel de la membrane postsynaptique.
• Le principe Dale, ou déclare qu’un neurone est soit excitateur soit inhibiteur. Elle est excitatrice si le potentiel de la membrane postsynaptique est augmenté, fait connu sous le nom de « dépolarisation ». Lorsqu’un neurone est dépolarisé, la génération d’un potentiel d’action dans le neurone postsynaptique est facilitée. Si, au contraire, le potentiel diminue, le neurone est inhibiteur. L’hyperpolarisation qu’un neurone inhibiteur peut subir empêche la génération d’un potentiel d’action. Cependant, nous trouverons des neurones qui libèrent certains types de neurotransmetteurs (ex: les neurones cholinergiques du cerveau antérieur basal ou les neurones dopaminergiques du cortex préfrontal) qui auront des effets divers et différents selon les conditions physiologiques et les cellules qui reçoivent ledit stimulus.