Electrostimulation

[YOJF]

Bonjour mesdames et messieurs,

Actuellement élève de prépa en 2e année, je fais un projet de TIPE concernant l'électrostimulation. Le but est d'envoyer une certaine intensité au muscle pour exercer la force demandée. Je travaille en particulier sur le bras qui va être manipuler par le biceps (mouvement de flexion). Muni d'un accéléromètre 3 axes ainsi qu'une machine d'électrostimulation (chez un quine), j'ai stimule le biceps au repos avec l'accéléromètre dans la main. Ainsi lors de l'électrostimulation, je parviens a appliquer le PFD en isolant l'avant-bras. En récoltant l'intensité et l'accélération maximale, j'obtiens la courbe ci-dessous.
Selon vous, est-ce cohérent d'avoir une courbe exponentielle?

Par ailleurs, n'ayant aucune connaissance sur les muscles, je voudrais aussi savoir comment les muscles se contractent par la communication entre le cerveau et le corps. Est-ce par l'énergie électrique? Dans ce cas dans quel intervalle varie l'intensité?
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[Azaaar]

En effet plus tu stimule un muscle plus l'intensité de la contraction est forte. Il y a différents types de muscles dans le corps humain celui que tu étudies c'est un muscle strié squelettique ou rhabdomycocyte, il dépend de la volonté donc controlé par le conscient. Je peux rentré dans les détails histologiques, biologique mais je doute que tu comprennes comme ça du premier coup... ?

[Mysterios]

Le mouvement est volontaire et donc contrôlée par une zone du cerveau qui est le cortex moteur, en collaborations avec plusieurs autres aires.

De manière simplifiée :

Ce cortex envoie un influx nerveux (de nature électrique, sous forme de courants ioniques) via des neurones pyramidaux, qui conduisent le message du cortex vers la moelle épinière. Arrivé à la moelle épinière, cet influx nerveux est réceptionné par des motoneurones (neurones moteurs). Ces neurones moteurs sont à la fois reliés aux neurones pyramidaux via des synapses (d'où la réception du message nerveux) et à des muscles (les neurones moteurs établissent des synapses avec des cellules musculaires)

Une fois l'influx nerveux réceptionné par les neurones moteurs, ils le conduisent jusqu'aux muscles pour commander la contraction musculaire.

Encore une fois, c'est une explication simplifiée où l'on aborde pas les détails moléculaires, si tu veux en savoir plus, n'hésites pas

[YOJF]

Ca rentre dans les hors programmes mais je suis volontier pour découvrir la biologie. Je ne rentre pas trop dans le détail pour ne pas s'eloigner su sujet, mais premièrement je suis très étonné qu'il y ait des mouvements qui ne sont pas contrôlés par le conscient. Comme contre-exemple, quels muscles ne sont pas contrôlés par le conscient?
Deuxièmement, vous avez mentionné courant ionique, mais je suppose que l'intensité transmise entre le cortex et la moelle épinière et celle entre la moelle et les motoneurones n'ont pas les mêmes valeurs? Est ce que les motoneurones ont le rôle en quelque sorte d'amplifier l'intensité? Des lors, combien vaut cette intensité transmise?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Azaaar]

Les muscles lisses ou léiomyocytes et le tissu cardionecteurs. Non l'intensité dépend de l'environnement extérieur disons tu portes une altères pendant 1 minutes, l'encéphale va comprendre l'information est augmenté l'intensité du flux électrique puis ce qu'il voit que tu le portes trop longtemps il va toute suite libéré un influx électrique de plus forte intensité pour faire comprendre au muscle qu'il faut tenir plus longtemps après on a les unités motrices, la plaque motrice, la jonction neuromusculaire, il y également dans les muscles des fibres musculaire ou rhabdomyocytes de 3 types les fibres 1, fibres 2a et fibre 2b qui on toutes 3 une différence la 1 participte notamment à la posture elle se contracte lentement mais très fortement la 2 c'est surtout des contractions rapide mais forte notamment au niveau du quadriceps crural ou fémoral.

[Azaaar]

Unité Motrice = Motoneurone Alpha ( car il y a les moto neurones gamma aussi qui participe au réflexe) + fibres musculaires en générale ça tourne vers les 100 fibres musculaires

Plaque motrice c'est au niveau du muscles c'est a ce niveau ou tu as les récepteurs à l'acetylcholine en général moins il y a de fibres musculaire innerver par un motoneurone Alpha + l'information est précise comme par exemple les muscles de l'oeil ( droit latérale, droit médiale, oblique supérieur etc...)

Je pourrais encore approfondir mais ça partira en hors sujet pour toi.

[Mysterios]

Par mouvement, on va plutôt s'intéresser aux contractions musculaires, il y'a des muscles qui se contractent involontairement sans que nous en ayons donné l'ordre, par exemple le myocarde (muscle du coeur), si vous "déconnectez" le coeur de l'organisme, celui-ci continue de battre tant que vous lui perfusez du liquide biologique. il se contracte tout seul, donc involontairement

Cela se voit aisément lors de l'organogenèse, le coeur commence à battre chez l'embryon alors que les réseaux neuronaux ne sont même pas encore mis en place, preuve que la contraction du coeur est involontaire et que celle-ci se réalise sans que nous en donnions l'ordre (heureusement, car sinon bonjour la dépense énergétique).

De manière générale : Tout ce qui concerne le système végétatif, partie du système nerveux qui commande des muscles sans que nous en donnions l'ordre, comme par exemple les muscles des viscères pendant la digestion, péristaltisme intestinale etc...

Le motoneurone n'a pas pour ordre "d'amplifier" la réponse, il sert de "relais" entre la moelle épinière et le muscle. l'intensité du message ne varie pas entre le cortex et le muscle, puisque l'unité d'un message nerveux : appelé le potentiel d'action, ne varie pas en amplitude, et est fidèlement retransmis des neurones pyramidaux, aux motoneurones et ensuite aux muscles.

@Azaaar, le tissu cardionecteur ne se contracte pas

[Mysterios]

J'édite mon post, j'avais mal compris la question.

Pour rentrer un petit peu dans les détails : Le motoneurone n'amplifie pas la réponse. Celle-ci est déjà amplifiée à la base. Je m'explique.

Plus un effort est important, plus pour le soutenir il faut des potentiels d'action, ainsi l'intensité d'un message nerveux est codée en fréquence de potentiel d'action. Plus un effort demande une contraction musculaire importante et plus les potentiels d'actions seront rapprochés dans le temps et pourront soutenir cette contraction musculaire dans le temps.

Le motoneurone ne modifie pas l'amplitude de potentiel d'action ou leur fréquence. Il ne fait que transmettre fidèlement cette fréquence qui a été initiée depuis le cortex et qui est proportionnelle à l'effort requis. La modulation de l'intensité, se fait dès le début au niveau du cortex moteur.

[DrPuissance]

OP : ta courbe n'est pas exponentielle. En continuant d'augmenter l'intensité de stimulation, tu aurais sans doutes vu un plateau au niveau de l'accéleration. Ce plateau pourrait signifier que toutes les fibres du muscle isolé sont recrutés. Mais aussi que, peut etre, des muscles antagonistes sont aussi recrutés et limitent par consequent l accéleration des agonistes. Pour controller ce problème, on peut observer l'activité musculaire des agonistes et antagonistes avec des electromyogrammes.


Sinon juste pour preciser, non, le motoneurone ne transmet pas fidelement la commande motrice generee au niveau du cortex. Le motoneurone lui meme est capable de transformations du signal et est en plus influencé par des projections autres que corticales. De plus, le cortex n'est pas connecte au biceps que par des projections monosynaptiques. La moelle épinière n'est pas un conducteur passif des signaux corticaux (a part peut etre pour les muscles intrinsèques de la main), on pourrait meme plutot dire qu'elle reduit le besoin de calculs au niveau cortical.

[Mysterios]

Oui, j'oubliais de préciser que le motoneurone est soumis à des sommations spatio-temporelles, puisqu'il établit de synapses avec des neurones pyramidaux mais également avec d'autres neurones qui peuvent l'activer ou l'inhiber.

J'essayais simplement d'expliquer le cas "idéal", càd celui où le motoneurone n'est pas influencé (pour simplifier les explications, puisque YOJF a l'air d'être néophyte sur le sujet) pour expliquer la conduction du message nerveux du cerveau jusqu'au muscle

[DrPuissance]

Mysterios, pas de soucis . En fait, bien souvent c'est effectivement de cette facon que c'est enseigné. Ce qui, a mon avis, meme pour les neophites, n'est pas une bonne chose. Au dela des histoires de sommations etc., le motoneurone lui meme est, par exemple, capable de generer un rythme et de transformer un signal continu en signal discontinu.

[mh34]

Il y a différents types de muscles dans le corps humain celui que tu étudies c'est un muscle strié squelettique ou rhabdomycocyte,

Petite rectification de vocabulaire ; un rhabdomyocyte est une cellule, pas un muscle.
Merci de faire attention à ces "détails" quand on donne une explication.

Les muscles lisses ou léiomyocytes .

Même remarque.

[YOJF]

Merci beaucoup pour vos réponses! Je suis très étonné tout d'abord sur le fait que le coeur bouge indépendamment du cerveau. Pourtant tout mécanisme nécessite une sorte de centre de commande, c'est-a-dire de cerveau non? Si le coeur commence a battre avant que le cerveau apparaisse, cela signifirait-elle qu'il existe un "deuxième cerveau" commandant le corps? Je m'excuse en avance si cette question vous parait un peu tiré par les cheveux...

Je retourne dans le sujet. Dr Puissance, la réponse parait vraiment convaincant, je l'ai pris en note! Si j'ai bien compris, l'intensité se diffuse dans le muscle antagoniste, qui est dans notre cas le triceps. D'ou la courbe simplement non linéaire.
Vous avez dit que le signal n'est pas amplifie, et que lors de la contradiction la notion de fréquence s'insère. Sachant que la puissance émise par les muscles est variable (par exemple sauter une hauteur différente), il faut nécessairement une grandeur variable et si j'ai bien compris, cette variable est ici la fréquence, c'est cels?

Par ailleurs, comme le précisé Dr Puissance, pour un néophyte, il est assez difficile d'aborder les sujets biologiques qui sont toutefois tres curieuses. Je suis desole d'ajouter encore des services suites a vos reponses chaleureuses, mais serait-il possible de mentionner des exemples simples pour mieux comprendre et pouvoir expliquer aux jurys s'il vous plait?

[Mysterios]

Oui, c'est assez exceptionnel, le myocarde bat automatiquement sans commande nerveuse, ceci est dû à un tissu spécial faisant partie intégrante du coeur, le tissu nodal qui est capable d'élaborer des dépolarisations ("influx nerveux") spontanément, sans l'aide de neurone et de le transmettre aux cellules myocardiques qui se contractent en conséquence.

Les battements automatiques, ne sont pas contrôlés par le cerveau, mais par le tissu nodal du coeur,.

La puissance de contraction d'un muscle se traduit en amont par une fréquence de potentiel d'action élevée. Partons du constat qu'un potentiel d'action commande la contraction d'une cellule musculaire alors logiquement plusieurs potentiel d'action déclenche une contraction musculaire prolongée, la fréquence élevée de potentiel d'action fait que la cellule musculaire restera contractée suffisamment longtemps dans le temps et cette durée est "proportionnelle" à la fréquence de PA. Tout ce que je raconte est simplifié, si vous avez compris ça et que le "côté biologique" n'est pas exigible pour votre TIPE, c'est déjà très bien, n'hésitez pas, si vous avez d'autres questions.

[YOJF]

Oui, dernière question : Est-ce que l'électrostimulation provoquerait-elle un risque dans le corps? Dans mon projet par exemple, je veux stimuler le biceps dans n'importe quelle circonstance, même quand le biceps est déjà contracté. Si le cerveau envoie un signal au motoneurone et ensuite au muscle, et si la machine envoie une intensité plus importante en même temps, est ce que cela dégraderai l'interface de communication dans le corps (motoneurone, moelle épinière) ?

[DrPuissance]

YOJF : non, attention, ce n est pas a cause d une eventuelle activation des muscles antagonistes que la courbe n est pas lineaire (ca ce serait plutot du aux caracteristiques heterogenes des unites motrices composant les muscles actives). Je parlais des muscles antagonistes, car dans l eventualite de leur activation, la velocite mesuree pourrait etre sous estimee.

Sinon pour ta derniere question, non pas vraiment (meme si j espere quand meme que les stimulations sont supervisees par un investigateur expérimenté... ). D'ailleurs, stimuler un nerf durant une contraction volontaire maximale des muscles innerves par le nerf stimule est une pratique courante qui permet de mesurer la capacite du systeme nerveux a recruter les muscles stimules.

[Sunamae]

Bonjour suite a une recherche a propos de mon sujet tipe des classes préparatoires de cette année visant a traiter a peu près le même sujet pourrai tu m'aider a récolter des informations

[Sunamae]

Bonjour je sais pas si tu verra ce message vu que ton tipe date d'il y a 5ans mais etant eleve de prepa moi aussi j'ai l'intention d'étudier dans mon projet tipe l'electrostimulation neuromusculaire, pourrai-tu stp m'aider a avoir plus d informations sur le sujet

[albanxiii]

Bonjour,

Je n'avais pas vu ce fil de 2017. L'expérience me semble très discutable. Elle est dangereuse. Comment on arrête le bras en fin de mouvement ? J'imagine bien mon avant-bras arrivant vers mon visage avec une accélération de 25 m/s^2... Comment se passe la démarrage du mouvement ? Pas de risque d'arrachage ou d'étirement d'un tendon ?
De mon point de vue il est plus sur d’immobiliser le bras et l'avant bras et de mesurer la force ou le couple exercé par l'avant bras.