II/ L`œil, récepteur du stimulus visuel

Rappels sur le cours de 5ème :
Stimulus  œil  nerf optique  cerveau  représentation
Problématique : Comment pouvons-nous appréhender notre environnement
individuellement ?
Thème 3 : Représentation Visuelle du
Monde
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Problème : Comment l’œil permet-t-il la fabrication d’un message nerveux ?
Chap. 1 : Du stimulus visuel au message
nerveux.
I/ Mise en évidence de quelques caractéristiques de la vision
A/ Caractéristiques du champs visuel
Caractéristique 1 : Il existe une vision périphérique « floue » et une vision centrale plus nette
Caractéristique 2 : Il existe une vision peu sensible aux couleurs mais très sensible à la
lumière et une vision qui distingue les couleurs mais peu sensible à la lumière.
B/ Un problème de la vision : les rétinopathies pigmentaires
« Les termes de rétinopathie pigmentaire couvrent tout un ensemble de maladies héréditaires, certaines sévères, d’autres plus modérées.
Certaines sont présentes à la naissance, d’autres se révèlent beaucoup plus tardivement, vers quarante ou cinquante ans. Les premiers
symptômes sont souvent des difficultés à voir de nuit ou au contraire, une gêne à la lumière du jour. Ce processus dégénératif (évoluera
vers) deux formes de cécité : la rétinophatie périphérique et la rétinopathie centrale. La première, plus fréquente (…) entraîne une diminution
progressive du champ visuel. A terme, elle peut ne laisser persister qu’une vision centrale tubulaire. Les malades (…) conservent dans un
premier temps une bonne acuité visuelle (mais ont une mauvaise vision nocturne). La rétinopathie centrale elle, (entraîne) une gêne à la
lumière suivie d’une baisse d’acuité visuelle. Dans un premier temps, la vision périphérique sera conservée, permettant les déplacements. »
Q1 : Dégager les caractéristiques de chacune des 2 maladies présentées. (B1)
Q2 : Quelles hypothèses peut-on formuler à partir de ces informations sur le fonctionnement de la vision ? (B4)
Caractéristique 3 : La vision centrale semble être associée à la vision diurne, précise et peu
sensible à la lumière.
Caractéristique 4 : La vision périphérique semble être associée à la vision nocturne, peu
précise mais très sensible à la lumière
C/ l’expérience de Mariotte (1620-1684)
+
Caractéristique 5 : Une zone de l’œil est donc « aveugle »
Nécessité d’expliquer les propriétés de la vision mises en évidence.
II/ L’œil, récepteur du stimulus visuel
A/ Recherche de la zone réceptive de l’œil
Présentation de l’expérience de l’œil décapé.
Observation de la formation d’une image renversée nette sur la rétine.
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L’image se forme sur la rétine.
Problème : Comment l’image peut se former sur la rétine, qui est au fond de l’œil ?
B/ La structure de l’œil
Dissection de l’œil  http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/ATP/oeil.htm
Conclusion : L’œil est limité par trois enveloppes emboîtées : la sclérotique, la choroïde
et la rétine.
Il comprend des milieux transparents (cornée, humeur aqueuse, cristallin, humeur
vitreuse ). Ces milieux transparents qui remplissent l’œil permettent la formation d’une
image au fond de l’œil, sur la rétine.
Problème : Comment l’existence de la rétine permet d’expliquer les propriétés de la vision
mises en évidence ?
III/ Le rôle de la rétine dans la perception de notre environnement
A/ Structure de la rétine
http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/applic/oeil/oeil.htm  coupe de rétine
(ou transparent) (attention à ne pas faire apparaître « cellules photo-réceptrices » et
« liaison vers nerf optique » pour les fibres nerveuses.)
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La rétine est un tissu nerveux. Elle est composée de 4 types cellulaires : les bâtonnets et
les cônes d’une part, les neurones multipolaires d’autre part.
Hypothèse : Les bâtonnets et les cônes sont à l’origine des différents types de vision.
B/ Importance des bâtonnets et des cônes dans les différents types de vision
-
perception de la lumière
Activité mise en évidence de la sensibilité des cônes et
bâtonnets à la lumière.
Conclusion : Les cônes et les bâtonnets sont des
cellules sensibles à la lumière : ce sont des cellules
photo-réceptrices.
Les bâtonnets sont les cellules photo-réceptrices
fonctionnelles en faible luminosité, alors que les
cônes sont moins sensibles à la lumière et
fonctionnent donc en forte luminosité.
 Caractéristique 2 en partie vérifiée.
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-
vision centrale et périphérique
1°/ décrire la répartition des cellules
photo- réceptrice
2°/ Indiquez en justifiant quels sont
les cellules à l’origine de la vision
centrale d’une part et de la vision
périphérique d’autre part.
Conclusion : Les cônes et les bâtonnets ont une répartition variable sur la rétine.
Les cônes sont à l’origine de la vision centrale nette alors que les bâtonnets sont à
l’origine de la vision périphérique moins nette.
 Caractéristiques 1, 3 et 4 vérifiées.
Remarque concernant le point aveugle : il s’agit du « départ » du nerf optique.
 caractéristique 5 vérifiée.
Problème : Comment les cônes peuvent percevoir les couleurs ?
C/ La perception des couleurs par les cônes
sensibilité (u.a.)
spectres d'absorption des cônes chez un individu de type A
1,1
cônes B
0,6
cônes G
cônes R
0,1
-0,4400
450
500
550
600
650
700
longueur d'onde (nm)
Conclusion : La rétine humaine comprend trois types de cônes : chaque type présente
un maximum de sensibilité pour une longueur d’onde donnée. Ils permettent ainsi la
perception des couleurs.
Problème : Comment expliquer l’envoi de l’information au cerveau lors d’une stimulation
lumineuse ?
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IV/ Le traitement de l’information lumineuse
Différence de potentiel (mV)
Poser la question de la liaison au nerf optique
(http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/xenope1/le%20tetard/tetard2.htm )
Zone de synapses
Cellules photo-réceptrices
Fibres nerveuses
Cell. ganglionnaires
La rétine se prolonge par le nerf optique
Conclusion : La stimulation des photorécepteurs rétiniens par la lumière est à l’origine
du processus visuel.
L’absorption des photons par les pigments rétiniens des cônes et des bâtonnets est à
l’origine du message nerveux sensoriel destiné au cerveau.
Le message nerveux provenant de la rétine est propagé par les fibres du nerf optique
sous forme de signaux électriques, vers le cerveau. (neurones multipolaires)
Remarque : La liaison entre les cellules rétiniennes  les synapses
Schéma fonctionnement d’une synapse
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Le message nerveux est au niveau des nerfs optiques.
Chap. 2 : L’intégration des signaux nerveux
Problème : Comment le cerveau reçoit-il ce message ?
I/ La transmission du message nerveux vers le cerveau
A/ Etude de cas pathologiques
Lors de certaines atteintes physiologiques, on a pu déterminer des troubles spécifiques de la vision. Chaque zone
hachurée sombre indique la partie du champ visuel perçue par l’individu..
Hypothèse : Les voies visuelles conduisant à l’intégration du signal nerveux sont divisées en
4 voies qui véhiculent les informations provenant de différentes zones de la rétine.
B/ Les voies de transmission du message nerveux
IRM. Mise en évidence des différentes structures du cerveau grâce au site suivant :
http://www.chups.jussieu.fr/ext/neuranat/index.html
Sur l’image suivante, on voit apparaître les zones actives du cerveau lors de diverses situations. Indiquez le nom
de la zone active du cerveau lors de
l’utilisation de la vue.
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Le cerveau est divisé en zones appelées cortex. Il s’étudie grâce à des techniques spécifiques,
comme l’IRM (Imagerie par Résonnance Magnétique).
La zone active du cerveau lors de l’utilisation de la vision est le cortex occipital.
La dissection permet de montrer le lien entre les yeux et l’arrière du cerveau : le cortex
occipital.
Le schéma d’interprétation est le suivant :
(Après coloration et annotation) Sur le schéma, indiquez la lésion qui peut être à l’origine de l’hémianopsie
bitemporale vue précédemment.
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Pour info
Conclusion : Les messages nerveux véhiculés par le nerf optique aboutissent à un relais
cérébral connecté aux aires du cortex visuel occipital. Les stimulations lumineuses
provenant des champs visuels gauche arrivent sur la partie droite de la rétine et sont
traitées par l’hémisphère cérébral droit.
C/ La communication entre les neurones
Synapses
Les fibres du nerf optique communiquent avec le relais cérébral au niveau des synapses
par un messager chimique. Toute perturbation du fonctionnement des synapses sous
l’action de substances chimiques a des conséquences sur le fonctionnement des
neurones.
Problème : comment le cerveau analyse-t-il ce message nerveux ?
II/ L’analyse du message par le cortex visuel
Doc. 1 : L’agnosie visuelle est un «trouble de la reconnaissance des éléments du monde extérieur en l'absence de
toute perturbation sensorielle élémentaire». Le sujet agnosique peut trouver et utiliser un objet de manière
spontanée, mais ne peut pas sur ordre le reconnaître à partir de la simple information visuelle. On a découvert
que la zone inférieure du cortex visuel était en cause dans ce genre de pathologie.
Doc.2 : Des personnes atteintes de problèmes neurologiques au niveau de la partie supérieure du cortex visuel
n’ont plus la capacité de saisir correctement un objet.
Quelles propriétés des zones du cortex visuel sont ici mises en évidence ?
Conclusion : Le cortex visuel comporte plusieurs aires qui répondent de façon
spécifique à des aspects différents du stimulus visuel (couleur, direction du mouvement,
reconnaissance des formes). D’autres aires corticales participent à l’élaboration de la
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perception visuelle (cortex temporal, pariétal). Les différentes aires du cortex visuel
échangent en permanence des informations qui permettent une perception visuelle
globale des objets. L’organisation générale du cortex est la même pour tous
(déterminisme génétique).
Problème : Comment expliquer que la perception visuelle que nous avons du monde soit
dans ce cas si personnelle ?
III/ Modification de la perception visuelle du monde
« En effet, le grand risque du strabisme est que l’enfant prenne l’habitude de n’utiliser que l’un de ses
yeux. Le cerveau n’apprenant à traiter que les informations venant d’un oeil, rapidement l’autre
d’inactif va devenir aveugle. Si l’on n’intervient pas précocement, cette baisse de vision, encore
appelée amblyopie, devient irréversible. Le risque est d’autant plus important que le trouble s’est
installé tôt au cours de la période critique de maturation du cerveau, c’est-à-dire avant l’âge de deux
ans. En bref, plus le strabisme apparaît tôt et est traité tardivement, plus l'atteinte de la vision est
grave. »
Expliquez à partir de ce texte et de vos connaissances comment l’amblyopie peut être
réversible avant l’âge de 2 ans, et pas après.
Conclusion : Les apprentissages et les expériences acquises sont à l’origine d’une
organisation différente des réseaux de neurones corticaux qui fait qu’aucun cerveau ne
voit le monde exactement comme un autre.
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