LIAISON AVEC LE PROGRAMME | |
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Niveau concerné | TS |
Partie du programme : | Thème 3-B Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse Thème 3-B-1 Le réflexe myotatique, un exemple de commande réflexe du muscle |
NOTIONS, COMPETENCES | |
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Notions | Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. Il met en jeu différents éléments qui constituent l’arc-réflexe. Le neurone moteur conduit un message nerveux codé en fréquence de potentiels d’actions. La commande de la contraction met en jeu le fonctionnement de la synapse neuromusculaire. |
Compétences | Mettre en évidence les éléments de l’arc-réflexe à partir de matériels variés (enregistrements, logiciels de simulation). Observer et comparer des lames histologiques de fibre et de nerf. Observer des lames histologiques pour comprendre l’organisation de la moelle épinière. |
Présentation | Avec Eurosmart | Avec Jeulin | Avec Sordalab |
Présentation |
SCENARIO PÉDAGOGIQUE
– Acquis :
- 4ème : Relations au sein de l’organisme : communication nerveuse. (Organes sensoriels, centres nerveux, message nerveux moteur, neurone).
- Seconde : Corps humain et santé : l’exercice physique. (Boucle réflexe de contrôle).
- Première : S : De l’œil au cerveau : quelques aspects de la vision. (Aires corticales) + L/ES : (Transmission synaptique).
– Matériel :
Représentation schématique des muscles de la jambe gauche :
D’après Anatomie et physiologie humaines – Elaine N. MARIEB 6ème édition.
Quel que soit le matériel utilisé, les mesures réalisées sont plus probantes sur le soléaire que sur le jumeau = gastrocnémien
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- Il peut être pertinent de mettre dès le début de la manipulation plusieurs électrodes sur le muscle pour pouvoir changer facilement les électrodes connectées au cours de la séance.
- Il peut être pertinent de mettre dès le début de la manipulation plusieurs électrodes sur le muscle pour pouvoir changer facilement les électrodes connectées au cours de la séance.
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- Ne pas les placer trop bas afin de ne pas être sur le tendon.
- A partir du moment où une activité musculaire est enregistrée par le dispositif ExAO, la chaine ExAO fonctionne. Le non enregistrement du réflexe ou le mauvais enregistrement du réflexe est à chercher au niveau du positionnement des électrodes sur les muscles :
Les électrodes ne sont pas toutes positionnées sur le même muscle : placer de nouvelles électrodes sur le muscle | Les électrodes sont sur le même muscle : essayer de rajouter une électrode sur le muscle étudié et repositionner les fils. |
- Principe d’enregistrement des électrodes :
Par rapport à cette remarque, nous avons testé la position des électrodes de mesure et la distance entre elles.
Le travail a été réalisé sur le matériel Eurosmart, mais le principe reste le même quelque soit le matériel.
Enregistrement sur soléaire avec éloignement différent des électrodes dans la longueur du muscle
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- Enregistrement rouge : écart de 10 cm entre les électrodes
- Enregistrement fuchsia : écart 4,5 cm
Enregistrement sur jumeau avec éloignement différent des électrodes dans la longueur du muscle
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- Enregistrement vert : écart de 5 cm entre les électrodes
- Enregistrement violet : même niveau sur le muscle
Conclusion :
Il faut donc placer les électrodes de mesure les plus éloignées l’une de l’autre, en veillant bien à rester sur le même muscle.
Remarque :
Le soléaire est un muscle plus fusiforme que le jumeau, ce qui explique des résultats plus nets avec ce muscle.
L’électrode correspondant à la masse doit être le plus éloigné possible des électrodes de mesures, par exemple en bas du muscle.
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Avec le matériel Eurosmart |
– Matériel testé : Eurosmart, boitier V6, électrodes avec capteur ECGPHY-V6, marteau réflexe, LatisBio, Vista.
– Montage :
- Placer les électrodes légèrement sur le côté du mollet afin de les placer sur le jumeau externe (gastrocnémien), ne pas les placer trop bas afin de ne pas les placer sur le tendon.
Remarque : plusieurs patchs peuvent être placés afin de tester les meilleures positions des électrodes.
- L’électrode verte se place en haut, la noire (masse) toujours en bas.
- Décaler les électrodes verte et rouge afin de ne pas les laisser alignées.
- Ne pas hésiter à regrouper les électrodes le plus haut possible, notamment chez les sujets ayant des muscles peu visibles.
– Réglage du logiciel :
- Tester en acquisition permanente si au cours de flexion-extension sur la pointe des pieds, on enregistre bien une ddp et régler le gain en actionnant le bouton du capteur.
- Dans acquisition rentrer les paramètres suivants :
• Total = 100 ms • Nombre de points = 1001 • Te = 1 • puis placer le curseur sur temps et appuyer sur entrée afin que le logiciel calcule Te (Intervalle de temps entre 2 points). • Déclenchement : Source = externe (Pré-Trig se place par défaut à 0 %, laisser ainsi). |
Appuyer sur F10 : Le logiciel attend le lancement de l’acquisition par la frappe du marteau.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique : Electrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
Autres résultats avec contraction volontaire du jumeau (extension du pied) :
Enregistrement du réflexe myotatique sans contraction volontaire du jumeau | |
Enregistrement de la contraction volontaire du jumeau (sans frappe) | |
Enregistrement du réflexe myotatique avec contraction volontaire du jumeau |
Autre mesure sur le soléaire externe
- Place des électrodes : afin de bien placer les électrodes, mettre le pied au sol posé sur la pointe et contracter les muscles du mollet pour faire saillir le soléaire. Placer les électrodes en ligne le long de ce muscle.
- Placer l’électrode verte en haut et la noire toujours en bas.
- Régler de nouveau le gain par des flexions-extension du pied en enregistrant sur plusieurs secondes.
– Résultats :
AUTRES RÉSULTATS :
Enregistrement soléaire cobaye 1 | |
Enregistrements soléaire cobaye 2 | |
Enregistrement jumeau cobaye 2 |
– Télécharger le document
Avec le matériel Jeulin |
– Matériel testé : Jeulin, Visio, Electrophy + ampli Electrophy avec pile 9V neuve, marteau réflexe (nouvelle version), ECG Electrodes, Atelier scientifique (version Bêta), Généraliste, Vista.
– Montage :
- Placer les électrodes légèrement sur le côté du mollet afin de les placer sur le jumeau externe (discussion sur la position des électrodes ci-dessus)
- Les capteurs jaune et rouge peuvent être inversés (en fonction du sens du signal) mais le violet est toujours en position basse.
- Tester en acquisition continue sur 200s des séries de contraction/relâchement du muscle du mollet (monter, descendre sur pointe des pieds) afin de vérifier le montage.
Test relâché contracté lors d’un enregistrement en continu (en non-filtré) | Test relâché contracté lors d’un enregistrement en continu (en filtré) |
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- Ne pas hésiter à mettre d’autres électrodes placées différemment et refaire un test.
- Tester le marteau (le logiciel dédié est parfait pour ça), celui-ci se branche sur le dessus de la Visio.
- Régler le gain si l’acquisition sature.
– Réglage du logiciel :
- Utiliser le capteur filtré. Malgré les tests réalisés ensuite, il est recommandé d’utiliser le capteur filtré.
- Temps : 150 à 200 ms
- 5001 points.
- Cocher la synchronisation.
- Lancer l’acquisition.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique : Electrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
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Trucs et astuces :
Si vous obtenez un résultat comme ci-dessous :
Inverser alors les électrodes rouge et jaune.
Manipulation sur jumeau externe sans synchro
Objectif : Mettre en évidence l’influence de l’environnement (électrique) lors de la manipulation (sans synchro).
– Montage
- Placer les électrodes sur le muscle jumeau externe comme précédemment.
- Réaliser les mêmes tests pour le marteau et le gain.
- Brancher le marteau en position 2 sur l’interface pour travailler sans synchro.
– Réglage du logiciel :
- Utiliser le capteur non filtré.
- Temps : 5 secondes
- 5001 points.
- Lancer l’acquisition. Vous pouvez taper 2 à 3 fois.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en plaçant l’interface près des appareils électriques et les électrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en éloignant l’interface des appareils électriques et les électrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
Manipulation sur jumeau externe avec synchro
Objectif : Mettre en évidence l’influence de l’environnement (électrique) lors de la manipulation (avec synchro).
Même matériel
– Montage
- Placer les électrodes sur le muscle jumeau externe comme précédemment.
- Réaliser les mêmes tests pour le marteau et le gain.
- Brancher le marteau en position synchro.
– Réglage du logiciel :
- Utiliser le capteur non filtré.
- Temps : 150 à 200 ms
- 5001 points.
- Cocher la synchronisation.
- Lancer l’acquisition.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en éloignant l’interface des appareils électriques et les électrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
Remarque : il apparaît que la synchro ne fournit pas le meilleur résultat aujourd’hui !!!
Manipulation sur soléaire externe sans synchro
Objectif : Réalisation de manipulations sur un autre muscle sans synchro : le soléaire externe.
Même matériel
– Montage
- Placer les électrodes sur le muscle soléaire externe (voir paragraphe Eurosmart).
- Réaliser les mêmes tests pour le marteau et le gain.
- Brancher le marteau en position 2 sur l’interface pour travailler sans synchro.
– Réglage du logiciel :
- Utiliser le capteur non filtré.
- Temps : 10 secondes
- 5001 points.
- Lancer l’acquisition. Vous pouvez taper 2 à 3 fois.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en éloignant l’interface des appareils électriques et les électrodes placées sur le soléaire externe
Manipulations sur soléaire externe
Objectif : Réalisation de manipulations sur un autre muscle avec et sans synchro : le soléaire externe.
Même matériel
– Montage
Avec synchro | Sans synchro |
- Placer les électrodes sur le muscle soléaire externe comme précédemment.
– Réaliser les mêmes tests pour le marteau et le gain. – Brancher le marteau en position synchro |
- Placer les électrodes sur le muscle soléaire externe.
– Réaliser les mêmes tests pour le marteau et le gain. – Brancher le marteau en position 2 sur l’interface pour travailler sans synchro |
– Réglage du logiciel :
Avec synchro | Sans synchro |
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– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en éloignant l’interface des appareils électriques et les électrodes placées sur le soléaire externe
Remarque : VRAIMENT !!! Il apparaît que la synchro ne fournit pas le meilleur résultat aujourd’hui !!!
L’adaptateur Electrophy 2 ESAO
Pour terminer nous avons testé le nouvel adaptateur Electrophy 2 ESAO qui ne comporte pas d’ampli (avec pile) pour minimiser l’impact du matériel électrique pouvant être source de parasites.
Enregistrement du réflexe myotatique obtenu en éloignant l’interface des appareils électriques et les électrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien) avec capteur Esao electrophy sans ampli
Autres résultats
Réflexe sur le soléaire en non-filtré, console isolée par du carton. | Réflexe sur le jumeau en non-filtré, console isolée par du carton. |
Même expérience que précédemment mais avec changement de « cobaye » :
Réflexe sur le soléaire en non-filtré, console isolée par du carton. | Réflexe sur le jumeau en non-filtré, console isolée par du carton. |
Les expériences sur le soléaire permettent d’obtenir de meilleurs résultats.
Enregistrements sur le soléaire sans et avec contraction volontaire des membres supérieurs en filtré
– Télécharger le document
Avec le matériel Sordalab (Pasco) |
– Matériel testé : Console GLX, USB Link, Electrocardiogram (EKG Sensor) avec analog adapter Pasport, Marteau Pasport, Data studio, W. 7.
– Montage :
- Commencer par relier la console à l’ordinateur et charger l’activité sur Data Studio avant de brancher le capteur à l’USB link et le marteau sur la console.
- Configurer les capteurs :
Tension en mV, fréquence de lecture : 1000 Hz, décocher fréquence cardiaque.
La fréquence des points du marteau : Fréquence de lecture : 1000 Hz, cocher force compressive
- Option d’échantillonnage : Onglet départ retardé : Valeur mesurée : Force, est supérieur à, 0,5 N
- Arrêt automatique : Temps : 0,1 secondes
- Placer les électrodes :
Remarque : Les enregistrements obtenus sont aussi bons en en utilisant les deux types d’électrodes.
- Discussion sur le positionnement des électrodes sur la jambe :
Voir dans le fichier généralités.
- Préparation du marteau : appuyer 3 secondes sur le bouton Zéro du marteau. Cette opération est à renouveler dès que le marteau ne déclenche plus l’enregistrement.
– Tester le montage
- Réaliser des flexions extensions sur la pointe des pieds. On doit obtenir un enregistrement tel que celui situé ci-dessous. (enlever le départ retardé et arrêt automatique.)
Test relâché contracté
- Tester le marteau en tapant sur la table, l’enregistrement doit débuter.
- Pour supprimer un essai : Onglet expérience(s) -> supprimer le dernier essai.
– Résultats :
Enregistrement du réflexe myotatique : Electrodes placées sur le jumeau externe (=gastrocnémien)
Graphique haut : enregistrement de la force (marteau réflexe)
Graphique bas : enregistrement de la tension (électromyogramme)
La fonction outil d’analyse du logiciel datastudio permet de déterminer le Δt entre le coup de marteau et la réponse du muscle.
– Remarque générale :
Le logiciel a tendance à interrompre régulièrement son activité lorsque les manipulations sont réalisées avec un adaptateur analogique branché à une GLX. Ce problème ne se pose plus si l’adaptateur analogique est connecté à l’ordinateur via un USB link ou via une console fixe.
AUTRES RESULTATS
Enregistrement jumeau
Enregistrement soléaire avec force de frappe différente
Le matériel permet l’obtention d’un enregistrement pour le marteau réflexe. Il est donc possible de comparer la réponse musculaire en fonction de l’intensité de la stimulation (coup de marteau).
– Télécharger le document
Le groupe ExAO : Yann BOURVEN, Rozenn CERCLE, Dominique CREVEUIL, Isabelle METEYER.