TP 1 : Les photorécepteurs de la rétine

Thème 3C De l’œil au cerveau
TP : Les voies et aires visuelles, perception et plasticité
Notions
Plusieurs aires corticales participent à la vision. L’imagerie fonctionnelle du
cerveau permet d’observer leur activation lorsque l’on observe des formes,
des mouvements. La reconnaissance des formes nécessite une collaboration
entre les fonctions visuelles et la mémoire.
La mise en place du phénotype fonctionnel du système cérébral impliqué
dans la vision repose sur des structures cérébrales innées, issues de
l’évolution et sur la plasticité cérébrale au cours de l’histoire personnelle.
De même la mémoire nécessaire par exemple à la reconnaissance d’un
visage ou d’un mot repose sur la plasticité du cerveau.
Capacités et attitudes
Exploiter des données notamment expérimentales pour comprendre qu’une image naît des
interactions entre différentes aires du cortex cérébral.
Recenser, extraire et organiser des informations pour comprendre le phénomène de plasticité
cérébrale et son importance dans l’établissement de différentes fonctions cognitives.
Interpréter des observations médicales et/ou des imageries cérébrales chez l’Homme.
Une lésion accidentelle de certaines régions du cerveau ou des nerfs qui relient les yeux au cerveau entraîne une cécité alors même que les
yeux sont restés intacts. Les photorécepteurs stimulés génèrent des messages nerveux visuels transmis jusqu’à certaines régions cérébrales qui
les intègrent et forment l’image correspondante.
Quelles sont les voies parcourues par les messages nerveux visuels ?
I.
1.
Activité 1 : Recherche des voies visuelles (Livre p 308)
Utiliser les fonctionnalités du logiciel EduAnatomist pour visualiser, sur l’image "IRMsujet1212anat" de la banque Neuropeda, les
voies nerveuses reliant l’oeil à l’encéphale.
Choisir le plan de coupe le plus pertinent pour repérer les deux nerfs optiques, le chiasma optique et les deux hémisphères cérébraux.
- IRMsujet1212anat
- IRMsujet1212anat3DTete
« Les nerfs optiques sont constitués de faisceaux de fibres nerveuses. Au niveau du chiasma optique, localisé derrière les orbites, il y a séparation de deux
ensemble de faisceaux de fibres optiques du nerf optique. Les faisceaux provenant de la rétine « nasale » vont se croiser et changer de côté tandis que les
faisceaux provenant de la rétine « temporale » restent du même côté. Les nerfs arrivent ensuite dans les corps genouillés latéraux.A cet endroit les fibres
nerveuses des nerfs optiques transmettent le message nerveux à d’autres neurones. Les informations sont ensuite dirigées vers le cortex visuel »
2.
A partir des expériences de section de faisceaux nerveux, de l’exploitation d’images IRM fonctionnelles (IRMsujet131311anat ,
IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieAnglepolaire) et du texte ci-dessus, indiquer sur le schéma le trajet emprunté par les messages
nerveux pour se rendre de l’œil au cortex.
ATTENTION : le mode de codage couleur des images fonctionnelles proposées ne correspond pas à la signification statistique de l’activation des différentes régions cérébrales mais au codage des
régions du champ visuel testées :
- codage avec des couleurs froides (bleu) lorsque le secteur en rotation parcours la partie gauche du champ visuel
- codage avec des couleurs chaudes (orange / rouge) lorsqu’il parcours la partie droite.
Thème 3C De l’œil au cerveau
Comment sont organisées les aires corticales visuelles ?
II.
Activité 2 : Recherche des différentes aires visuelles du cortex cérébral et de leur organisation fonctionnelle (Livre p 309 et
310
On dispose d'images anatomiques d'encéphale de sujets obtenues par IRM et d'images fonctionnelles montrant l'activation de leur encéphale
lors de la vision d'objets colorés ou en mouvement.
- IRMsujet131321anat en BW-linear avec des seuils de visualisation inférieur égal à 0 et supérieur égal à 30
- IRMsujet131321fonctionVisionMouvements avec des seuils de visualisation inférieur égal à 70 et supérieur égal à 100
- IRMsujet131331fonctionnelVisionCouleurs avec des seuils de visualisation inférieur égal à 75 et supérieur égal à 100
3. A partir de l’exploitation d’images IRM fonctionnelles, déterminer des aires corticales spécialisées dans le mode de traitements des
données des images dans le cortex cérébral et mettre ainsi en évidence leur coopération.
Dès les années 1970 Sémir Zéki a ainsi proposé le concept de spécialisation fonctionnelle du cortex visuel, c'est à dire le traitement séparé de
la couleur, de la forme, du mouvement, et sans doute , d'autres caractéristiques du monde visible.
Il a ainsi défini les zones V1 et V2 qui reçoivent les informations visuelles en provenance du nerf optique, puis une zone V3 spécialisée dans
la perception des formes.
4.
A partir de vos observations, déterminer la spécialisation des zones visuelles V4 et V5.
Répartition des aires corticales visuelles
Thème 3C De l’œil au cerveau
III.
5.
Activité 3 : Mise en évidence de la plasticité cérébrale lors d’activité de lecture (p 314, 315, 316)
Mettre en évidence l’existence d’aire spécialisée dans l'identification visuelle des mots (L-VWFA Left Visual Word Form Area) en
utilisant les fonctionnalités du logiciel EduAnatomist pour visualiser, sur les images de la banque Neuropeda, les zones de
l'encéphale activées lors de la lecture.
- IRMsujet13251anat.img
- IRMsujet13251fonc_vwfa.img (Inf 52 Max 100)
- IRMsujet13251fonc_Rvwfa.img
6.
Montrer qu'il existe une certaine plasticité corticale permettant de compenser (au moins partiellement) une perte des aires
spécialisées.
« Le sujet 132121 a développé, à l’âge de 5 ans et 6 mois, après un développement normal du langage, une épilepsie dont le foyer a été localisé dans
l’hémisphère gauche.
De 7 ans à 9 ans, les capacités cognitives (désordres comportementaux notamment) du sujet se sont détériorées en raisons de crises d’épilepsies pluri
quotidiennes.
L’hémispherotomie gauche a été réalisée alors que le sujet était âgé de 9 ans. Après l’opération le sujet perdu complètement ses capacités à lire et à compter
(aphasie et alexie). Six mois plus tard, c’est à dire 1,5 ans après l’opération, une nouvelle série de test neuropsychologiques a été réalisée. Malgré un score de
QI verbal relativement bas, le sujet était à nouveau capable de construire des phrases courtes de nommer des images, de lire certains mots et de réaliser des
opérations simples. »
IRMsujet 132121
IRMsujet 132121FonctionLangagePlasticitéGénérationMots (Inf 70 Sup 100)
IRMsujet 132121FonctionLangagePlasticitéGénérationPhrases (Inf 70 Sup 100)