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La loi du tout ou rien est un principe qui stipule que la force de la réponse d’une cellule nerveuse ou d’une fibre musculaire ne dépend pas de la force du stimulus . Si un stimulus dépasse un certain seuil, nerf ou une fibre musculaire se déclenche.
Selon la loi du tout ou rien, il y aura soit une réponse complète, soit aucune réponse du tout pour un neurone ou une fibre musculaire individuel.
Table des matières
Comment fonctionne la loi du tout ou rien ?
Si un stimulus est suffisamment fort, un potentiel d’action se produit et un neurone envoie des informations le long d’un axone, loin du corps cellulaire et vers la synapse . Les changements de polarisation cellulaire entraînent la propagation du signal sur toute la longueur de l’axone.
Le potentiel d’action est toujours une réponse complète. Il n’existe pas de potentiel d’action « fort » ou « faible ». Il s’agit plutôt d’un processus de type « tout ou rien ». Cela minimise le risque de perte d’informations en cours de route.
Ce processus est similaire à l’action d’appuyer sur la gâchette d’un pistolet. Une très légère pression sur la gâchette ne sera pas suffisante et le pistolet ne tirera pas. Cependant, si une pression adéquate est appliquée sur la gâchette, le tir se fera.
La vitesse et la force de la balle ne sont pas affectées par la force avec laquelle vous appuyez sur la gâchette. Soit le pistolet tire, soit il ne tire pas. Dans cette analogie, le stimulus représente la force appliquée sur la gâchette tandis que le tir du pistolet représente le potentiel d’action.
Comment le signal déclenche un potentiel d’action
Dans son état de repos normal, l’intérieur d’un neurone est à environ -70 millivolts. Lorsqu’elle est activée par le stimulus, la membrane se dépolarise, ce qui provoque l’ouverture des canaux ioniques. En conséquence, les ions sodium entrent en action et modifient la polarisation de l’axone.
Une fois que la cellule se dépolarise jusqu’au seuil requis, le potentiel d’action se déclenche. Comme le stipule la loi du tout ou rien, cette action n’est pas graduée : elle se produit ou non.
Un stimulus peut provoquer l’entrée de sodium dans la cellule, mais trop peu d’ions peuvent y pénétrer. Cela signifie que la cellule n’atteindra pas le seuil requis et ne s’activera pas
Déterminer la force du stimulus
Le corps doit encore déterminer la force ou l’intensité d’un stimulus. Il est important de savoir, par exemple, à quel point une tasse de café est chaude lorsque vous en prenez une première gorgée, ou de déterminer la force avec laquelle quelqu’un vous serre la main.
Pour mesurer l’intensité d’un stimulus, le système nerveux s’appuie sur deux sources d’information :
- La vitesse à laquelle un neurone se déclenche : Un neurone qui se déclenche à une vitesse plus rapide indique un stimulus d’intensité plus forte.
- Combien de neurones s’activent à un moment donné : De nombreux neurones s’activant simultanément ou en succession rapide indiqueraient également un stimulus plus fort.
Si vous prenez une gorgée de café très chaud, les neurones sensoriels de votre bouche réagiront rapidement. Une poignée de main très ferme de la part d’un collègue peut entraîner à la fois une activation neuronale rapide et une réponse de nombreux neurones sensoriels de votre main. Dans les deux cas, le taux et le nombre de neurones activés fournissent des informations précieuses sur l’intensité du stimulus initial.
Selon la loi de vitesse, plus un stimulus est intense, plus le neurone s’active rapidement. En d’autres termes, un stimulus fort fera s’activer le neurone beaucoup plus rapidement qu’un stimulus faible.
La vitesse à laquelle un neurone peut s’activer est déterminée par sa période réfractaire absolue, qui est la période de temps après qu’une cellule s’active, pendant laquelle elle ne peut pas générer un autre potentiel d’action quelle que soit l’intensité du stimulus
Résumer
Ce n’est pas le potentiel d’action qui transmet la force ou l’intensité d’un signal, mais plutôt la vitesse et le nombre de neurones qui s’activent simultanément.
Exemples de réponse « tout ou rien »
On peut observer certains exemples de la réponse tout ou rien dans différentes situations sensorielles et perceptives. Par exemple :
- Toucher une poêle chaude
- Sentir un parfum délicieux
- Sentir la fraîcheur d’un verre d’eau
- Détecter la douceur d’un bonbon
Dans chaque cas, l’information sensorielle est transmise par les potentiels d’action qui transportent le signal jusqu’au cerveau. Une fois le seuil atteint pour déclencher une impulsion électrique, le nerf s’active et transmet l’information sensorielle. C’est un exemple de la loi du tout ou rien en action.
C’est la vitesse et la fréquence d’activation du nerf qui fournissent au cerveau des informations sur l’intensité du stimulus. Ainsi, toucher une poêle chaude, par exemple, provoquerait l’activation rapide d’une impulsion nerveuse qui entraînerait une réponse immédiate.
Découverte de la loi du tout ou rien
La loi du tout ou rien a été décrite pour la première fois en 1871 par le physiologiste Henry Pickering Bowditch. Dans ses descriptions de la contraction du muscle cardiaque, il explique : « Un choc d’induction produit une contraction ou n’y parvient pas en fonction de sa force ; s’il y parvient, il produit la plus grande contraction qui puisse être produite par n’importe quelle force de stimulus dans l’état du muscle à ce moment-là. »
Alors que la loi du tout ou rien s’appliquait initialement aux muscles du cœur, on a découvert plus tard que les neurones et d’autres muscles réagissent également aux stimuli selon ce principe.
Résumé
La loi du tout ou rien est un principe important qui décrit la manière dont les cellules nerveuses s’activent à pleine puissance ou non. De ce fait, les informations importantes ne perdent pas de leur puissance lorsqu’elles sont transmises au cerveau, ce qui permet aux individus de réagir aux stimuli environnementaux.