SVT - 1ère S - TP27 - Aires cérébrales, influence du lsd

LSVT1S27
Partie du programme : De l’œil au cerveau : quelques aspects de la vision
Niveau : Première S
Titre de la séance : Aires cérébrales, influence du LSD
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EXTRAIT DU PROGRAMME
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.
Des substances comme le LSD perturbent le fonctionnement des aires cérébrales associées à la vision et provoquent des
hallucinations qui peuvent dériver vers des perturbations cérébrales graves et définitives.
CONNAISSANCES CONSTRUITES
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L’étude de cas cliniques montre que des lésions de l’extrémité occipitale du cortex peuvent provoquer une cécité totale ou
la perte spécifique de la perception des couleurs, des formes ou des mouvements. Le cortex visuel reçoit donc les
informations visuelles par les nerfs optiques, au niveau d’une aire visuelle primaire connectée à d’autres aires plus
spécialisées. L’imagerie du cerveau en fonctionnement permet de localiser plus précisément ces aires et montre qu’une
coopération entre celles-ci est nécessaire pour établir une perception visuelle du monde.
Cette perception peut être altérée par la prise de drogues hallucinogènes comme le LSD, qui perturbe la transmission
nerveuse en mimant l’action de neurotransmetteurs, et dont l’usage répété peut dériver vers des perturbations cérébrales
graves.
CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
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Utiliser le logiciel EduAnatomist
Utiliser un logiciel de visualisation moléculaire en 3D
Utiliser un didacticiel
Interroger des bases documentaires
Appliquer une démarche explicative
Traduire des informations par un schéma
CONDITIONS MATÉRIELLES
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Les élèves travaillent en binôme, au cours de la première activité ils déterminent le fonctionnement du cortex visuel grâce
à l’étude d’un cas clinique de trouble de la perception et à un logiciel d’étude d’images cérébrales correspondant à la
réalisation d’une tâche. Dans une seconde activité, ils recherchent le fonctionnement d’une drogue hallucinogène : le LSD,
grâce à didacticiel et un logiciel de visualisation moléculaire 3D ; et ses conséquences à long terme grâce à un site internet.
COIN LABORATOIRE
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Matériels
• Ordinateurs connectés à internet
• Logiciel EduAnatomist + NeuroPeda
• Cédérom Neurotransmetteurs et drogues
• Logiciel visualisation 3D : ex : Raswin
• Fichiers molécules en pdb : lsd et sérotonine
Réf. 20444
Documents didactiques
• Fiche utilisation Éduanatomist :
http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/eduanatomist
• Fiche utilisation logiciel visualisation 3D
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DESCRIPTIFS
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Le professeur pourra présenter l’organisation du cerveau avec l’animation : du cerveau au neurone du site
http://www.biologieenflash.net/sommaire.html.
Dans une première activité, on étudie grâce à l’imagerie cérébrale, l’élaboration de la perception visuelle.
Activité 1 : Étude des troubles cérébraux de la perception visuelle et du cerveau en
fonctionnement
Objectif : montrer comment les informations visuelles provenant de la rétine, sont traitées par le cerveau.
Support : on utilisera un cas clinique de cécité corticale présenté sur le site
http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/vision/cas_anomalies_vision, puis le logiciel EduAnatomist
1.
A l’aide de l’étude du cas clinique n°15 proposer des hypothèses sur le traitement des informations visuelles par le
cerveau.
A l’aide du logiciel EduAnatomist, charger les images anatomiques et fonctionnelles du sujet 131321, et utiliser les
fonctionnalités du logiciel afin de visualiser les zones actives du cerveau lors d’une tâche sensorielle de vision des
mouvements.
Réaliser la même manipulation pour le sujet 131331, afin de visualiser les zones actives du cerveau lors d’une tâche
sensorielle de vision des couleurs.
Déduire de vos observations le mode de traitement effectif des informations visuelles par le cerveau.
Expliquer, en complétant le schéma fourni, l’élaboration de la perception visuelle par le cerveau.
2.
3.
4.
Critères d’évaluation
2. Utiliser le logiciel EduAnatomist :
- Ouverture des 4 images demandées
- Réglage de la sensibilité de la palette
- Affichage des zones actives pour chaque tâche
- Fermeture du logiciel
4. Représenter des données sous forme schématique :
- Identification des différentes aires cérébrales et de leur fonction
- Trajet des informations visuelles
- Légendes scientifiquement correctes
- Titre adapté
Activité 2 : Étude de l’effet des drogues sur la perception visuelles, ex : LSD
Objectif : Comprendre l’effet hallucinogène du LSD et les dangers de son utilisation.
Support : on utilisera le didacticiel Neurotransmetteurs et drogues et le logiciel de visualisation moléculaire 3D pour
comprendre l’effet hallucinogène du LSD, puis un site d’information : http://www.drogues-info-service.fr, pour en
connaître les dangers.
1.
2.
3.
4.
A l’aide du didacticiel, déterminer comment se fait la transmission des messages visuels dans le cerveau.
A l’aide du logiciel de visualisation moléculaire, comparer les molécules de LSD (lsd.pdb) et de sérotonine
(serotoni.pdb).
Sachant que la sérotonine est un neurotransmetteur impliqué, entre autres, dans la perception sensorielle,
expliquer l’effet hallucinogène du LSD.
A l’aide du site internet, décrire les effets neurologiques et psychologiques du LSD à long terme.
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TP – Aires cérébrales, influence du LSD
Activité 1 : Étude des troubles cérébraux de la perception visuelle et du cerveau
en fonctionnement
1.
La lésion, suite à un AVC, de la partie occipitale du cerveau peut provoquer une cécité quasi complète, on en déduit
que cette partie du cortex, et plus précisément l’aire visuelle primaire, reçoit les informations issues des rétines.
Néanmoins le patient peut percevoir les mouvements, il semble donc que les informations visuelles subissent un
traitement séparé, à mettre en relation avec les régions occipitales préservées.
2.
IRM fonctionnelle d’un
individu lors d’une tâche
sensorielle de vision des
mouvements
IRM fonctionnelle d’un
individu lors d’une tâche
sensorielle de vision des
couleurs
3.
La superposition des images fonctionnelles et
anatomiques lors de tâches de vision des mouvements
ou des couleurs montre l’activation spécifique de deux
aires distinctes de la région occipitale du cortex : il
existe donc des aires visuelles spécialisées dans le
traitement d’une partie des informations visuelles.
4.
Le lobe occipital du cerveau reçoit les informations
visuelles par les nerfs optiques, au niveau du cortex
visuel. Il est constitué d’une aire visuelle primaire
connectées à d’autres aires plus spécialisées (: dans la
perception des mouvements ou des couleurs …). Une
coopération entre celles-ci est donc nécessaire pour
traiter l’ensemble des informations visuelles et donc
établir une perception visuelle du monde.
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Activité 2 : Étude de l’effet des drogues sur la perception visuelles, ex : LSD
1. La transmission des messages visuels dans le cerveau s’effectue grâce à des échanges des médiateurs chimiques
(neurotransmetteurs) entre neurones, (au niveau de synapses). Ces molécules se fixent sur des récepteurs reconnaissant
spécifiquement sa structure tridimensionnelle.
2.
Comparaison moléculaire des molécules de LSD et de Sérotonine avec un logiciel de visualisation 3D (Raswin)
On remarque une partie commune aux deux molécules.
3. La molécule active du LSD peut alors se fixer sur les récepteurs spécifiques à la sérotonine grâce à sa partie
commune, perturber le fonctionnement du cortex visuel, et ainsi être source d’hallucinations.
4. Les effets neurologiques et psychologiques du LSD à long terme sont le « flash-back ou retour d’acide », des
troubles psychiques ou un état dépressif.
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