1.2  Le système haptique côté perception : la somesthésie

La somesthésie est liée à l’ensemble des sensibilités cutanées et internes. Elle est composé par :

  • le sens tactile: il est relayé par les récepteurs sensoriels situés sous l’épiderme, et dont on relève la plus grande densité dans la main. Ces récepteurs relaient « le contact initial avec l’environnement », et permettent d’en appréhender la géométrie détaillée de la surface, la rugosité, la température (toujours de surface).
  • le sens kinesthésique: du grec kinêsin signifiant « se mouvoir » et aisthêsis signifiant sensation , il se réfère à la kinesthésie, la sensation interne du mouvement des parties du corps assurée par le sens musculaire (sensibilité profonde des muscles) et par les excitations de l’oreille interne [Le Petit Robert]. Ce sens permet de connaître l’effort que font nos muscles par exemple lorsque nous soulevons (poids) ou lorsque nous poussons (résistance) un objet.

La perception tactile

Les récepteurs physiologiques de la perception tactile se trouvent dans la peau (figure 1.1). La bande passante du sens tactile (c’est à dire la fréquence à laquelle les stimuli tactiles sont perçus) et de 0 à 400 Hz (Shimoga, 1992). Elle peut cependant monter à des très hautes fréquences situées entre 5000 à 10000 Hz dans le cas de la reconnaissance de textures à très petits détails.

Figure 1.1 : Structure de la peau (emprunté à (Reznik, 1997))

Nous pouvons distinguer 3 natures de récepteurs tactiles :

  • les thermorécepteurs : liés aux sensations de chaud et de froid;
  • les nocirécepteurs : liés à la sensation de douleur;
  • les mécanorécepteurs : liés à la discrimination tactile.

On distingue 4 types de mécanorécepteurs (Cholewiak et Collins, 1991), (Kalawsky, 1993), (Seow, 1995); Il sont présentés dans le tableau 1.2.

Type de récepteur Taux d’adaptation Fréquences des stimuli Zone réceptrice Fonction Sensibilité à la température
Disques de Merckel Lent 0-10 Hz Petite, bien définie Pression localisée oui
Corpuscules de Ruffini Lent 0-10 Hz Grande, indéfinie Pression, étirement de la peau oui, si >100Hz
Corpuscules de Meissner Rapide 20-50 Hz Petite, bien définie Tact, vitesse non
Corpuscules de Pacini Rapide 100-300 Hz Grande, indéfinie Vibration, accélération oui

Table 1.2 : Principaux récepteurs tactiles (Burdea, 1996)

Tous ces récepteurs sont donc situés dans la peau, mais dans des concentrations différentes selon les endroits du corps.

On désigne par homoncule ou homonculus la représentation de notre propre corps à l’intérieur de notre cerveau. Mais comme les différentes parties de notre corps n’ont pas toutes la même importance pour notre cerveau, certaines prennent beaucoup de place et d’autres très peu. Par exemple, nos mains qui sont très utiles et capables de manipuler de très petits objets prennent beaucoup plus de place que nos jambes.

La perception sensitive donnée au niveau de la peau peut être ainsi représentée grâce à un homonculus (figure 1.2).

Figure 1.2 : Homoculi sensitifs humains : à gauche la vue est interne et calquée sur une coupe du cerveau; à droite, les dimensions des membres et du corps ont été exagérées selon les capacités sensoriels de l’endroit considéré

Historiquement, c’est grâce au compas de Weber, formé de deux pointes sèches, qu’en 1835 il a été possible de déterminer l’acuité tactile individuelle comme étant la plus petite distance entre deux contacts simultanés perçus comme distincts. Les premiers homonculi ont été tracés à cette époque. Des études plus récentes ont montré des seuils de précision sur le sens tactile :

  • Discrimination entre deux points de contact avec la peau : de 1 à 2,5mm.
  • Seuil de détection d’une force : 63mg
  • Seuil de perception d’un déplacement statique : 11,2 µm

La perception kinesthésique

Le sens kinesthésique intègre les informations sur les positions, les mouvements et les forces appliqués sur ou par le corps. Il est relayé par des récepteurs situés dans les tendons musculaires au niveau des articulations, ainsi que dans l’oreille interne. La bande passante de ces récepteurs est plus basse que ceux de la perception tactile soit de 20 à 30 Hz. Enfin, il s’appuie sur une utilisation de l’effet de mémoire des gestes.

La perception kinesthésique est composé par :

  • Le sens proprioceptif: relatif aux stimuli se produisant dans l’organisme. Il fournit l’information liée à la position du corps, et est basé sur les récepteurs situés dans les tendons entres les muscles et les os, dans l’oreille interne, et sur les impulsions du système nerveux par effet de mémoire. C’est précisément ce sens qui nous donne la capacité de connaître la configuration de notre corps dans l’espace sans avoir à le regarder.
  • le sens extéroceptif: relatif aux stimuli issus de phénomènes extérieurs aux corps humain. Par exemple, appréhender le poids, la forme ou la raideur d’un objet que l’on est en train de manipuler.

Remarques :

  1. on trouve parfois dans la littérature la perception tactilo-proprio-kinesthésique pour désigner la perception haptique.
  2. Nous considérerons par la suite, comme souvent dans la littérature, que le sens kinesthésique englobe le sens proprioceptif. En effet, d’après le Larousse, la proprioception se dit de la sensibilité du système nerveux aux informations sur les postures et les mouvements, venant des muscles et des articulations . Les trois domaines liés à la proprioception sont les sensibilités à la position dans l’espace, au mouvement du corps et aux forces exercées sur les muscles. Les deux premiers domaines correspondent au sens kinesthésique (Fuchs et Moreau, 2003).

En résumé

La perception des signaux spatiaux dépend de la fréquence du signal. La distinction entre "forme" et "texture" est liée aux caractéristiques des sens kinesthésiques et tactiles. La figure 1.3 illustre la notion de perception haptique, en terme de fréquence des stimuli.

Figure 1.3 : Le spectre de la perception haptique. (adapté de (Wall, 2000))