Etude du livre "l`homme artificiel" De Jean Pierre Changeux

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Etude du livre "l'homme artificiel"
De Jean Pierre Changeux
Chapitre de la vision artificielle : les prothèses rétiniennes
Rétine composée de :
→ Une matrice de photorécepteur
+ un réseau complexe de neurones de la rétine interne
→ Assure traitement du signal (forme, contraste, mvt, direction)
→ signal codé au niveau des cellules ganglionnaires
→ puis transmis par leurs axones formant le nerf optique
→ fonctionnement de la rétine repose sur la matrice des photorécepteurs pour la
transformation du signal lumineux en un signal électrique, mais aussi sur un réseau
neuronal dit "intelligent" transformant le signal gradué ou analogique des
photorécepteurs en un signal digital * pouvant être envoyé au cerveau par le nerf
optique
* cette transformation du signal permet une compression ou une extraction des
données importantes (contour des objets, mvt, etc) et leur encodage sous forme
d'une fréquence de potentiel d'action qui se déplacent le long des axones des
cellules ganglionnaires dans le nerfs optique entre l'œil et le cerveau.
But de la prothèse :
→ restaurer une vision utile chez les patients devenus aveugles suite à une
dégénérescence des photorécepteurs ou à la dégénérescence maculaire liée à l'âge
Concept :
→ stimuler électriquement les cellules rétiniennes de la rétine interne
Il faut développer un implant rétinien, ou une prothèse rétinienne, devant stimuler
électriquement les neurones non photorécepteurs de la rétine
→ rétine artificielle ou prothèse rétinienne propose de remplacer les photorécepteurs par
un système électronique pour stimuler électriquement les neurones rétiniens afin de
produire des images visuelles interprétables
3 emplacement possibles à une prothèse :
 À l'emplacement des photorécepteurs : dans l'espace sous rétinien (= implant sousrétinien)
 Sur la rétine du côté vitréen, à proximité des cellules ganglionnaires de la rétine ( =
implant épi-rétinien)
 Autour du nerf optique dans lequel circulent les fibres axonales des cellules ganglionnaires
(= manchon du nerf optique)
La stimulation de la rétine :
 Implant sous rétinien :
→ réponse des cellules ganglionnaires du poulet peut être induite par stimulation
d'une durée de 0,5 ms avec des potentiels compris entre 0,6V et 2V (correspondent
à des courants max. de 3,4 à 23,9 µA). Les électrodes mesurent 10 µm de diamètre

→ efficacité maximale obtenue par la stimulation synchronisée de 9 électrodes
reparties sur un carré de 200 µm de côté. (pour le POULET)
→ les paramètres de stimulation (amplitude, durée, fréquence) sont difficiles à
ajuster
Implants épi-rétiniens
→ Recherches ont été faites pour affiner les paramètres de stimulation électrique
par un implant sous rétinien.
Expériences réalisées avec une technique d'enregistrement multicanaux (60
canaux)
[A revoir]
Résultats en essais cliniques
La stimulation électrique a permis d'induire la perception de différentes taches lumineuses
ou "phosphènes" de formes et de couleurs variées.
→ prothèse sous rétinienne (soit à la place des photorécepteurs dégénérés) : les
cellules stimulées sont les cellules postsynaptiques aux photorécepteurs =
principalement les cellules bipolaires dans la couche nucléaire interne (CNI)
→ deux autres prothèses : stimulation des cellules ganglionnaires directement au
niveau de leur corps cellulaire (pour l'implant épi-rétinien) ou de leur axone au
niveau du nerf optique (pour le manchon du nerf optique)
→ Soit la stimulation des cellules rétiniennes a été obtenue par stimulation de l'implant à
partie d'un stimulateur externe relié à l'implant par un câble.



Les implants épi-rétiniens ont été le premiers évalués sur l'homme. Ont permis au patient
de détecter les mvt horizontaux et verticaux de cibles lumineuses, ou encore d'identifier
des objets blancs sur un fond noir.
Pour les manchons du nerf optique, les taches lumineuses pouvaient être de très grandes
taille et de géométrie très variable suivant les stimulations appliquées.
Et il y avait une très bonne correspondance entre le champ visuel stimulé et la distribution
des axones dans le nerfs optique.
Les implants sous rétinien ont permis d'induire une perception visuelle. (même résultats
que pour l'implant épi-rétinien)
Acuité visuelle : correspond à la distance minimale séparant 2 pts pouvant être distingués.
Def de la rétine : le tissu qui tapisse le fond de l'œil et qui a pour fonction la transformation du
signal lumineux en un signal électrique pouvant être communiqué au cerveau par la voie du
nerf optique
La prothèse rétinienne stimulant électriquement la rétine ne concerne que les patients dont la
pathologie a entrainé une perte des photorécepteurs
Définitions :
Photorécepteurs:
neurone sensoriel sensible à la lumière que l'on trouve sur la couche postérieure de la rétine (on
parle alors de cellule photoréceptrice ou neurone photorécepteur)
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Photor%C3%A9cepteur_(biologie)>
Matrice de photorécepteurs :
Couche des photorecepteurs
Cellules ganglionnaires :
type de neurone situé dans la rétine de l'œil qui reçoit une information visuelle des photorécepteurs
via de nombreux intermédiaires cellulaires tels que les cellules bipolaires, les cellules amacrines, et
les cellules horizontales.
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Cellule_ganglionnaire>
Axones :
L'axone, ou fibre nerveuse, est le prolongement du neurone qui conduit le signal électrique du corps
cellulaire vers les zones synaptiques.
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Axone>
Dégénérescence maculaire :
destruction progressive de la macula, appelée aussi tache jaune. La macula est le point de la rétine le
plus sensible à la lumière, il correspond à une zone dont la superficie ne dépasse pas à quelques mm
de diamètre, située sur la rétine, et qui autorise la vision très précise (appelée également vision
centrale). À cet endroit où l'acuité visuelle est maximale, la macula correspond à une dépression de
la rétine, contenant un nombre important de cônes. Dans la fovéa (située au centre de la macula) les
cônes sont seuls présents. Ils sont sensibles aux rayons lumineux et permettent la vision des
couleurs.
Comme dans le décollement de la rétine, la myopie, le diabète et l'âge du patient sont des facteurs
favorisant de cette maladie. En effet, passé l'âge de 65 à 70 ans, la dégénérescence maculaire se
traduit par une baisse de l'acuité visuelle surtout à la lecture. Il n'y a pas d'autres symptômes (pas de
baisse de l'acuité de la vision dite périphérique).
Collé à partir de <http://www.vulgaris-medical.com/encyclopedie/degenerescence-maculaire-1373.html>
Acuité visuelle :
L'acuité visuelle d'un œil en vision de loin est le pouvoir de celui-ci à discerner un petit objet (ou
optotype) situé le plus loin possible : donc de voir à une distance fixe (en général cinq mètres) un
optotype sous le plus petit angle possible.
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Acuit%C3%A9_visuelle>
Vision utile :
vision suffisante pour assurer les tâches visuelles courante.
Phosphène :
Un phosphène est un phénomène qui se traduit par la sensation de voir une lumière ou par
l'apparition de taches dans le champ visuel. Les phosphènes peuvent être causés par une stimulation
mécanique, électrique, ou magnétique de la rétine ou du cortex visuel mais aussi par une destruction
de cellules dans le système visuel.
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Phosph%C3%A8ne>
Postsynaptique = voire synapse :
La synapse désigne une zone de contact fonctionnelle qui s'établit entre deux neurones, ou entre un
neurone et une autre cellule (cellules musculaires, récepteurs sensoriels...). Elle assure la conversion
d'un potentiel d'action déclenché dans le neurone présynaptique en un signal dans la cellule
postsynaptique
Collé à partir de <http://fr.wikipedia.org/wiki/Synapse>
Explications :
potentiel d'action :
Le potentiel d'action est une brusque modification du potentiel de repos.
C’est un phénomène électrique qui naît suite à une stimulation électrique de la cellule
Collé à partir de <http://musibiol.net/biologie/cours/pa/action.htm>
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