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>