II/ Ses effets sur notre organisme : une attraction pour notre corps mais aussi pour notre cerveau



Introduction : Expérience au sein de l’attraction

Constat : La Tour de la Terreur™ est une attraction à sensations fortes.

Problématique : Mais comment vont réagir nos corps durant l’attraction ?

Hypothèses : notre rythme cardiaque va s’accélérer et nous allons avoir chaud à la sortie de l’attraction.

Conséquence vérifiable : Si en effet notre pouls et notre chaleur corporelle augmente, alors l’attraction possède des caractéristiques capables d’influer sur notre corps et peut provoquer des réactions corporelles de la part des passagers.

Protocole : Nous nous rendons dans l’attraction munies de tétines-thermiques (pour la température) et de cardiofréquencemètres sous forme de « montres » (pulsations par minutes) afin d’observer les réactions de notre corps durant l’attraction. Nous avons pris nos donnée avant d'entrer dans l'ascenseur, juste à la sortie ainsi que des données "témoin" - indispensable à toute expérience - sans aucune source de stress aux alentours.


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 Voici un tableau récapitulatif  de nos réactions corporelles:

Nom

Temps

Fréquence (batt/min)

Température (°C)

Mélissa

Témoin

81

37,4

Avant

86

37,6

Après

92

37,5

Audrey

Témoin

96

36,9

Avant

132

37,3

Après

136

37,3

Sonia

Témoin

75

37,2

Avant

103

37,5

Après

100

37,3

 

  • Mélissa (sportive): la fréquence cardiaque augmente de 12% et la température de 0,5%.
  • Audrey (fumeuse) : la fréquence cardiaque augmente de 29% et la température de 0,8%.
  • Sonia : la fréquence cardiaque augmente de 26% et la température de 0,3%.

 
TemperatureCardiaque

 

 

 

 

 

 






On observe que notre fréquence car
diaque et notre température corporelle augmente considérablement juste avant d’entrer dans l’ascenseur, et que ces valeurs diminuent globalement légèrement après la sortie de l’attraction. De plus, on remarque la fréquence cardiaque de Audrey, qui fume régulièrement, est beaucoup plus élevée que celle de Mélissa qui est sportive, et même sa fréquence témoin dépasse largement celle de Mélissa. On en déduit donc qu’il y a une corrélation entre notre mode de vie et la variation de nos réactions corporelles.

Conclusion : Notre corps est en proie à de diverses réactions corporelles juste avant et après avoir effectué l’attraction. La Tour de la Terreur™ est donc un facteur influençant notre organisme.

Problématique secondaire : Mais pourquoi notre température et notre fréquence cardiaque augmente-t-elle durant l’attraction et comment agit-elle ?


A) Le cerveau, un organe complexe à l’origine de ces sensations uniques

Tout d’abord, lorsque l’on monte dans la Tour de la Terreur™, nous pouvons être stressés, angoissés ou avoir de l’appréhension. La peur apparaît alors souvent chez de nombreux passagers ; en effet, ce sentiment d’angoisse est une réaction automatique de notre cerveau qui fait réagir le corps, éprouvé en présence ou à la pensée d’un danger ou d’une menace. A cela s’ajoute le stress, c’est-à-dire une stimulation ponctuelle à caractère agressif ou bénéfique pour l’organisme. Il diffère d’une maladie mais l’exposition prolongée au stress peut être pathogène. L’organisme répond à cette stimulation par le déclenchement d’un ensemble de réactions physiologiques plus ou moins spécifiques.

Alors au moment où nous apercevons un quelconque danger, nos yeux (mais aussi tous nos autres organes sensoriels comme nos oreilles) vont mener des informations à notre cerveau grâce au nerf optique, qui  relie chaque globe oculaire à notre cerveau, par des impulsions électriques jusqu’au cortex visuel primaire (aussi appelé aire V1), partie importante du cerveau qui va traiter les informations visuelles reçues (document 1). Elle est située à l’extrémité du cerveau et est propagé dans l’ensemble du cortex visuel, constitué d’autres aires visuelles (ou aires corticales, impliquée dans le traitement de l’information reçue). Une perception normale repose sur le fonctionnement de ces aires. La reconnaissance visuelle d’objets nécessite la collaboration entre les aires visuelles et des structures cérébrales impliquées dans la mémoire (document 2).

 

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Document 1Interprétation de la l’image de la pomme par le cerveau (http://lesillusionsdoptique.e-monsite.com/pages/ii-la-transmission-de-l-image-au-cerveau.html)

Document 2Modèle des fonctions visuelles cérébrales (http://python.sm.u-bordeaux2.fr/ter/2009/sc/foloppe/index.php?p=R_Ctx)


Ces informations vont alors atteindre par un message nerveux le thalamus sensoriel qui est la  structure anatomique paire qui permet la régulation du sommeil, de la vigilance et de la conscience et qui reçoit toutes informations sensorielles. Certaines émotions y sont produites (telles que la peur) et se trouve dans le diencéphale (document 3). Ce dernier est localisé entre les hémisphères du cerveau et contient le thalamus et l’hypothalamus.

Document 3 : le diencéphale
(Structure et fonctions du corps humain, édition MALOINE)

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Ces informations vont être ensuite envoyées à l'amygdale. C’est également un capteur sensoriel qui gère les stimuli (facteurs dits « menaçants » pour l’organisme). Suite à un stimulus, l’information peut passer par une voie courte ou longue. Dans tous les cas, une réaction est obtenue de la part de notre corps.

 

Mais ces informations sont transférées de deux façons différentes :

  • Voie thalamo-amygdalienne : « route courte » où la perception est rapide.
  • Voie thalamo-cortico-amygdalienne : « route longue », avec la perception d’un danger plus important (document 4).

Document 4 : Schéma de la transmission d’information suite à un stimulus 
(http://www.hypnose-fr.com/peur.php
)

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L’amygdale cérébrale (ou complexe amygdalien) va analyser les informations reçues et agit comme système d’alarme. S’il reconnaît un évènement potentiellement dangereux, il « prévient » alors  l’hippocampe (forme de l’animal), qui est la structure cérébrale liée à la mémorisation (notamment par les émotions) située justement près des amygdales. Le long de la bordure entre les hémisphères cérébraux et le diencéphale, on trouve une région appelée système limbique (voir document 5). Ce système intervient dans les états émotionnels et le comportement, et comprend l’hippocampe.


Document 5 : Schéma du système limbique (au centre)
(http://python.sm.u-bordeaux2.fr/ter/2010/sc/balangue-izotte-magnier/neuromarketing.php)

N


Puis les informations sont envoyées à l’hypothalamus qui est l’organe du système nerveux situé au centre de notre cerveau dans le diencéphale et qui régule, tout en y étant connecté, l’hypophyse. C’est une  glande du cerveau qui sécrète des neurohormones, ici ayant pour cible les glandes médullosurrénales (au-dessus de reins). Les neurohormones sont émis par un neurone suite à un stimulus en direction d’un organe ou d’un ensemble de cellules, et non d’un autre neurone (dans le cas des neurotransmetteurs) ; ils provoquent ainsi une réaction similaire à celle d’une hormone.

Justement, l’hypothalamus va envoyer un message nerveux grâce au système nerveux sympathique (ou orthosympathique) aux glandes médullosurrénales qui sont situées au-dessus des reins. Le système nerveux sympathique contrôle une grande partie des activités autonomes du corps humain, comme le rythme cardiaque ou la contraction des muscles lisses.  

Document 6 : Le Système Nerveux Sympathique
(http://www.trikapalanet-fr.com/10/le-systeme-des-cellules-gliales/)

Systeme nerveux sympathique


Le système nerveux sympathique, a également des effets sur les cellules et sur certains organes et permet ainsi aux glandes médullosurrénales de sécréter les catécholamines.

Les glandes médullo surrénales sécrètent l’adrénaline rénale ainsi que la noradrénaline, une substance principalement utilisée via le système nerveux sympathique et essentielle au fonctionnement du système nerveux central (SNC).

Document 7 : Organisation générale du système nerveux
(http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M1025/Files/194172_608.pdf)

Schema stress


B) L'adrénaline, une molécule particulière

L’adrénaline est la molécule du stress (aussi appelée épinéphrine) sécrétée par les glandes médullosurrénales (document 8) dans le but de lutter contre un danger détecté par notre organisme. 

Document 8 : Les glandes surrénales
(http://adresport.free.fr/structure/complet/page2.html)

Surrenales

Elle appartient à la classe des catécholamines, molécules sécrétées par ces glandes (document 9) au même titre que la dopamine ou la noradrénaline déjà mentionnée.

Document 9 : Les cathécholamines
(http://spiral.univ-lyon1.fr/files_m/M1025/Files/194172_608.pdf)

Cothelo

 

En effet, La présence d'adrénaline dans le sang déclenche instantanément des réactions dans le corps. 

  • Effets cardiovasculaires et respiratoires : la pression artérielle augmente, le débit cardiaque et redistribution de l'irrigation sanguine aussi par un jeu de vasodilatation et vasoconstriction. Ceci favorise l'apport en oxygène etglucose aux organes de défense. Le rythme respiratoire accélère tout comme la dilatation des bronches (par relâchement des muscles lisses des bronches) pour un meilleur apport en oxygène et l'élimination du CO2. Il y a  la contraction de la rate sous l'effet de l'adrénaline pour augmenter la quantité de globules rouges (apport en oxygène et lutte contre les hémorragies).
  • Effets métaboliques : la dégradation du glycogène (une des formes moléculaires des glucides stockés dans l'organisme) en glucose au niveau des muscle et du foie et augmentation de l'utilisation du glucose par le cerveau et les autres organes de défense. 
  • Autres effets : relâchement des muscles lisses de la vessie (réduire la miction) et diminution du péristaltisme intestinal. Il y a aussi la dilatation de la pupille pour l'amélioration de la vision lointaine et en obscurité.


Prenons l’exemple de la pression artérielle. Par l’arrivée de l’adrénaline au cœur, celui-ci verra sa fréquence augmenter ; et cette action va réguler la pression artérielle qui dévie très peu de ses valeurs de références en situation normale. Des capteurs sont sensibles à cette valeur, vont envoyer des informations au cerveau (nerf de Hering), qui va intégrer ces informations et diminuer la fréquence cardiaque via le nerf parasympathique, ou l’augmenter par le nerf sympathique. (document 10)


Document 10 : Boucle de la régulation de la pression artérielle
(http://www.intellego.fr/soutien-scolaire--/aide-scolaire-svt/-boucles-de-regulation-de-la-pression-arterielle-suite-a-une-augmentation-ou-une-diminution/50926)

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Toutes ces réactions rapides n’ont qu’un but : préparer l’organisme à affronter un événement stressant et soudain comme c'est le cas pour la Tour de la Terreur™. 
Certaines personnes ne supportent pas ou mal les effets de cette molécule, alors que d’autres peuvent, dans un cas extrême, en devenir dépendant. C’est pourquoi de nombreuses personnes raffolent des parcs d’attraction par toutes les sensations qu'elles leur procurent, et notamment grâce à l'adrénaline.

C) Effets physiques et dangers de cette attraction qui nous « soulève » le cœur !


1) Le « g » et ses effets

La notion de g (initiale de « gravitationnelle »), est une unité d'accélération qui correspond à l’accélération de la pesanteur à la surface terrestre. Si l'accélération d'un objet est égale à 1g, cela signifie que chaque seconde, la vitesse de cet objet gagne 9,8 m/s (g=9,8m.s-2). Il existe plusieurs types de g :

  • Les g négatifs : accélération amenant le sang vers la tête (lors de la descente de la Tour de la Terreur™ par exemple).
  • Les g positifs : accélération amenant le sang vers les pieds (par exemple une montée de notre attraction).

Le corps humain résiste toutefois beaucoup mieux aux g positifs. En effet, la pesanteur qui correspond à 1g, c'est-à-dire à une accélération de 9.81m.s-2, et donc l’humain est plus habitué à ce type de g. 

La tolérance humaine dépend ainsi de plusieurs facteurs, comme de l'amplitude de la force g, de la durée pendant laquelle elle est présente, de la direction sous laquelle elle agit, mais aussi de la partie du corps sur laquelle elle agit. Dans certains cas, le sang s’accumule dans les jambes qui « privent » le cerveau, ce qui peut provoquer la mort. Mais dans le cadre de notre attraction, les effets n'en sont que très peu ressenti sur une courte chute de 30 mètres au maximum.

Le corps humain composé de tissus, est globalement déformable. Une forte gifle peut provoquer une force de plusieurs centaines de g localement sans pour autant provoquer de lésions réelles ; en revanche, une force constante de 16 g pendant une minute peut se révéler mortelle. (Document 11On peut néanmoins s’entraîner à mieux résister aux g (avec une limite bien évidemment). Il y a aussi de considérables variations de résistance en fonction de la constitution du corps de chaque individu. Une personne non entrainée et non équipée supporte difficilement plus de 3,5 à 4 G.


Document 11Graphique sur le nombre de g en fonction du temps

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2) Les dangers et les risques de l’attraction

Cadre
Il y a une restriction de taille qui est de 1m02 (pour ne pas être détaché par accident durant l’attraction par le harnais de sécurité) au sein de l’attraction. De plus, il est interdit pour les femmes enceintes de participer au manège (risques de perdre l’enfant à cause des secousses) et aux personnes âgées ; il en est de même pour les personnes qui souffrent de problèmes cardio-vasculaires et qui réduisent ainsi leur tolérance en nombre de g. L’attraction possède, lors de la chute poussée à son paroxysme, une force g=-1m/s².

Il y eu un cas (bien que très rare) où un enfant fut paralysé à cause du nombre de g trop fort pour lui. C’est pourquoi la participation de jeunes enfants dans les manèges à sensations fortes, et en l’occurrence la Tour de la Terreur™, est souvent déconseillée afin de limiter les risques d’accidents.

Parfois, on peut avoir des « maux de cœur » ou une envie de vomir, à cause de notre équilibre déstabilisé par l’environnement ; nous sommes dans un endroit fixe alors que notre corps bouge (incohérence d’informations reçues par le cerveau). Des personnes aussi peuvent avoir la sensation de vertige (avec 55m de haut tout de même!), une sensation de déséquilibre causé par un dysfonctionnement de l’oreille interne. Ces personnes peuvent également être sujettes à l’acrophobie (panique de se trouver en hauteur). Il est bien évidemment déconseillé pour ces personnes d’effectuer la Tour de la Terreur™.