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III.
De la rétine au cerveau
Comme nous l’avons vu, une image inversée se forme au niveau de la rétine, comment le message est il
transmis au cerveau ?
 Expliquer comment fonctionne la méthode TEP doc. 1 p34.
 Citez les différentes régions du cerveau appelé lobe. Comment les a-t-on mis en évidence ?
 Répondre aux questions 1-2 et 4 p 35.
La messages
Comment le message nerveux produit à partir de la perception visuelle de l'objet peut-il générer une
image ?
Les cônes et les bâtonnets sont des neurones, ils sont donc capables de produire un message nerveux
quand leurs pigments captent la lumière. Ce message est acheminé par les axones de chaque
photorécepteur dans le nerf optique doc. 3 p35, qui est branché sur la rétine au niveau du point aveugle.
Schéma p 42 à refaire.Les nerfs optiques gauche et droit se croisent au niveau du chiasma optique, et
leurs fibres nerveuses se dirigent dans l'hémisphère cérébral du côté opposé, vers le lobe occipital du
cerveau.
Comme les deux hémisphères cérébraux ont reçu des informations de la même image selon un angle
légèrement différent (c'est la vision stéréoscopique), ils pourront générer les volumes de l'objet et même
estimer leur distance à l'objet.
Le message nerveux est acheminé vers le cortex visuel par un réseau de neurones grâce à des synapses
chimiques. Le cortex, aidé d'autres zones cérébrales, produira l'image de l'objet à partir des informations
du message nerveux.
1. Lien entre hémisphère cérébral et champ visuel
Le champ visuel est la partie de l’espace vue par chaque œil.
L’œil fonctionne comme un système optique convergent, les objets situés dans le champ visuel nasal
sont perçus par le champ rétinien temporal et inversement.
Lorsque les 2 yeux sont ouverts, les champs visuels des 2 yeux se recouvrent largement. Dans cette
zone, chaque objet est donc vu « 2 fois », on parle de vision binoculaire.
Le message nerveux né au niveau des 2 rétines est transmis dans les 2 hémisphères cérébraux. Il existe
un relais synaptique au niveau des corps genouillés latéraux. En intégrant diverses informations (taille,
couleur, forme, déplacement d’objets), le cortex permet une construction simple de l’image qui varie
d’un individu à un autre : c’est la perception visuelle.
2. De la lumière au message nerveux
 Naissance et nature du message nerveux (doc.p35)
Une stimulation suffisante, c'est-à-dire une lumière suffisante permet d’enregistrer un message nerveux
le long des fibres du nerf optique.
Le message nerveux se déplace le long des fibres nerveuses et il est constitué de signaux
électriques.
Ce n’est donc pas une image envoyée au cerveau, mais des signaux électriques.
Une variation du stimulus engendre une variation de la fréquence des signaux. Donc, le message
nerveux est codé en fréquence. On remarque que le message nerveux prend naissance seulement au
niveau des neurones ganglionnaires : quand les photorécepteurs ont été stimulés.
On dit que ces molécules sont capables d’absorber la lumière : en fait elles sont décomposées par la
lumière et elles retrouvent ensuite, après un certain temps, leur forme initiale.
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La décomposition du pigment déclenche des réactions chimiques. Cela va modifier les propriétés
électriques du cône ou du bâtonnet. Ces modifications vont entraîner la naissance des messages nerveux
au niveau des neurones ganglionnaires.
IV.
La vision : une construction cérébrale
Questions p 37
=> Des aires visuelles spécialisées
- Les messages nerveux provenant de la rétine aboutissent à l’arrière du cerveau dans la zone occipitale
de chaque hémisphère. Ces régions forment le cortex visuel primaire (V1) qui correspond au point
d’entrée des messages visuels dans le cortex.
Le cortex visuel gauche accueille le nerf optique droit, et inversement.
Le cortex visuel primaire est en étroite relation avec d'autres aires cérébrales spécialisées dans la
reconnaissance des couleurs, des mouvements et des formes. L'ensemble des analyses et interprétations
de ces aires visuelles permet d'élaborer la perception visuelle définitive :
- Le cortex visuel primaire distribue et échange des informations avec plusieurs autres aires impliquées
dans la vision (V2 à V5). Ces aires du cortex sont spécialisées et traitent séparément mais en parallèle,
les différentes composantes de l’image (couleurs, formes, mouvements...) et font émerger des sensations
visuelles.
- Globalement, les aires spécialisées du cortex visuel sont organisées en deux grands ensembles :
- Ensemble du « Où » à la localisation et le mouvement des objets
- Ensemble du « Quoi » à identification des objets (couleur, forme...)
V3
V4
V5
Les informations reçues par les différentes aires visuelles sont échangées et unifiées pour former une
perception visuelle : c’est l’intégration des informations en une vision globale unifiée. La perception
visuelle repose sur une interprétation mentale des sensations visuelles créées dans les différentes aires du
cortex visuel.
Ainsi chacun peut dire « C’est mon cerveau qui voit ! Et non mes yeux... »
V.
Le développement des facultés visuelles
1. Variabilité individuelle de la perception visuelle.
Les apprentissages et les expériences acquis sont à l’origine d’une organisation des neurones du cortex
qui est variable d’un individu à l’autre. La perception visuelle de chacun est donc influencée par sa
mémoire, son vécu et son expérience : aucun cerveau ne voit le monde de la même façon.
2. La plasticité cérébrale : exemple de la vision au langage
Répondre aux questions p 39
 exo 8 p 47
Quelle est la relation entre la plasticité cérébrale et la lecture ?
La plasticité est la capacité du cerveau de mobiliser des groupes de neurones pour en faire des
aires spécialisées dans une ou plusieurs fonctions précises. L'attribution de ces fonctions se fait au
cours de l'apprentissage. Quand la fonction n'est pas encore maîtrisée, la tâche n'est pas effectuée par
une zone précise du cerveau.
La lecture fait partie des activités qui nécessitent l'intégration de différentes fonctions. Lire demande
d'abord de reconnaître les mots, on doit donc faire intervenir des aires cérébrales visuelles pour voir les
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lettres, les syllabes et enfin les mots. D'autres aires cérébrales, dont celles liées à la mémoire et au
langage, vont ensuite prendre le relais pour donner un sens aux mots. La lecture à voix haute mobilise de
plus des aires cérébrales motrices qui permettent aux muscles du larynx et de la bouche d'émettre les
sons qui correspondent aux mots.
L’organisation générale du cortex visuel est la même pour tous car elle est déterminée génétiquement
pour l’espèce. Mais chez les sourds-muets, par exemple, il y a une réaffectation des aires auditives pour
la vision associée au langage des signes. Inversement, chez les aveugles, il y a une meilleure sensation
auditive et tactile.
La structure définitive du cerveau résulte donc à la fois de l’information génétique, qui permet la mise
en place des différentes structures nerveuses au cours du développement pré- et post-natal, mais aussi
d’une maturation autonome et fonctionnelle, qui dépend de l’expérience visuelle, de l’apprentissage, de
l’éducation de chacun.
 La reconnaissance d’un mot écrit nécessite une collaboration entre aires visuelles, mémoire et
des structures liées au langage.
VI.
Vision des couleurs et parenté chez les primates
1. Cas du daltonisme
www.Daltonien.free.fr ou http://www.daltoniens.fr/
Répondre aux questions p 41
Il existe trois types de cônes respectivement sensibles au bleu, au vert et au rouge, qui contiennent
chacun un pigment particulier : une opsine bleue, une opsine rouge et une opsine verte.
2. L’étude comparée des pigments rétiniens permet de placer l’Homme parmi
les primates.
Les primates, et donc les humains, ont une très bonne perception visuelle. Cette capacité visuelle
nous permet de percevoir notre environnement à travers les formes, couleurs, mensurations,
volumes et distances. Mais certaines pathologies peuvent altérer la vision jusqu'à évoluer parfois
en cécité totale.
Comment l'étude des pigments rétiniens permet-elle de placer l'homme parmi les primates ?
La vision des couleurs nécessite de posséder différents types de pigments photorécepteurs, les opsines.
L'homme possède des opsines sensibles au bleu, au rouge et au vert, il est trichromatique (sa vision
est basée sur la perception de trois couleurs).
Tous les primates possèdent, au niveau de leur rétine, l'opsine sensible au bleu, codée par le gène B. On
peut comparer les séquences des gènes qui codent pour les différents photorécepteurs et calculer leur
taux de ressemblance, pour établir les liens de parenté entre différents animaux. Le gène B est très
semblable chez l'homme et chez différentes espèces de singes comme le chimpanzé ou le macaque, ce
qui démontre une étroite parenté entre l'homme et les primates.
Le gène de l'opsine sensible au rouge, qu'on retrouve chez les primates dichromatiques (vision de deux
couleurs) et le gène de l'opsine sensible au vert, qu'on retrouve chez les primates trichromatiques,
présentent de fortes ressemblances avec les gènes humains et confirment ce lien de parenté.
Les gènes dirigeant la synthèse de ces pigments sont placés sur des chromosomes différents. Ils
présentent une grande similitude dans la séquence de leurs nucléotides. La ressemblance est très grande
entre les 3 opsines et encore davantage pour les opsines rouge et verte. Les gènes des opsines ne
dérivent pas les uns des autres mais d’un gène ancestral.
Ils constituent ainsi une famille multigénique (issue de duplication).
La comparaison de la séquence de ces gènes chez différentes espèces permet, entre autres arguments, de
situer l’Homme parmi les primates.
Elle permet également de comprendre les mécanismes évolutifs à l’origine de leur formation.
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Un gène ancestral a subi une première duplication.
Chacun des deux gènes a ensuite évolué. Leur séquence nucléotidique s’est modifiée suite à
l’accumulation de mutations. Une seconde duplication a eu lieu plus tard.
Les différentes copies ainsi produites ont ensuite continue à évoluer.
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