A4. Mécanisme neuronal de transmission de l`information

A. Représentation visuelle -­‐ 4. Mécanisme neuronal de transmission de l’information A4. Mécanisme neuronal de transmission de l’information Notre perception du monde est le résultat : d’une stimulation des photorécepteurs rétiniens à l’origine de messages nerveux et d’une construction mentale à partir de ces messages nerveux reçus au niveau du cerveau. Les messages nerveux produits par les photorécepteurs de la rétine doivent être acheminés au cerveau. Pour cela, ils utilisent un réseau de neurones. L’information nerveuse est un courant électrique qui se propage le long du neurone. Les neurones se transmettent l’information par un mécanisme particulier, la synapse. A4.a Réseaux neuronaux i. Création d’un message nerveux dans la rétine Lorsque la rétine est frappée par des rayons lumineux, elle répond en produisant un signal électrique. On peut enregistrer cette réponse à l’aide d’un électrorétinogramme. Les pigments rétiniens présents dans les disques membranaires des photorécepteurs sont responsables de la création de ce signal électrique : 1 Lorsqu’un pigment est frappé par de la lumière, il change de conformation. Ce changement de structure déclenche une série de réactions intracellulaires qui produisent un signal électrique qu’on appelle aussi le potentiel d’action. 2 Le signal se déplace alors le long du photorécepteur, au niveau de la membrane, jusqu’à atteindre la terminaison synaptique. 3 Il est alors transmis à un neurone bipolaire à travers la synapse. 4 Le signal électrique se déplace alors le long du neurone bipolaire en direction de la cellule ganglionnaire. PIGMENT RETINIEN LUMIERE DISQUE MEMBRANAIRE 1 SIGNAL ELECTRIQUE SYNAPSE 2
PHOTORECEPTEUR 4 3 NEURONE BIPOLAIRE ! A l’aide du texte ci-­‐dessus, légendez le schéma des différentes étapes de création du signal électrique au niveau de la rétine. 13 A. Représentation visuelle -­‐ 4. Mécanisme neuronal de transmission de l’information ii. Réponse nerveuse à un stimulus visuel Ce sont les fibres nerveuses (axones) des cellules ganglionnaires qui apportent l’information sensorielle au cerveau. Voici l’enregistrement de l’activité électrique de deux fibres nerveuses. RETINE CENTRALE RETINE PERIPHERIQUE L’amplitude du signal est variable/constante. Ce n’est donc pas l’intensité du signal qui compte mais sa fréquence / son amplitude. Plus l’intensité lumineuse sera forte et plus les signaux seront espacés/rapprochés. Pour chaque fibre nerveuse, une couleur engendre un message différent. Le message dépend du type de photorécepteurs connectés à cette fibre nerveuse. Dans le cas de l’exemple de gauche, la fibre nerveuse possède certainement des cônes sensibles au ROUGE et au VERT mais pas au BLEU. ! En observant le graphique ci-­‐dessus complétez le texte et barrez ce qui ne convient pas. Une fibre nerveuse a été extraite de la rétine périphérique, l’autre de la rétine centrale. Placez ces deux termes dans les carrés correspondants. iii. Voies visuelles Les informations sensorielles doivent encore transiter jusqu’à des zones spécifiques du cerveau où elles seront traitées. Différentes techniques ont permis d’identifier les voies visuelles dans le cerveau : -­‐ des expériences d’injection -­‐ l’observation de lésions cérébrales -­‐ l’Imagerie par Résonance Magnétique nucléaire (IRM). L’IRM est une technique inoffensive qui permet d’observer des coupes virtuelles de l’organisme selon n’importe quel plan avec une résolution qui peut atteindre quelques micromètres. 14 A. Représentation visuelle -­‐ 4. Mécanisme neuronal de transmission de l’information champ visuel gauche Œil gauche champ visuel droit HEMIRETINE TEMPORALE HEMIRETINE NASALE Rétine 1 NERF OPTIQUE CHIASMA OPTIQUE 2
CORPS GENOUILLE 3
CORTEX PRIMAIRE VISUEL 4
Hémisphère gauche Hémisphère droit 1 Les messages nerveux visuels quittent l’œil par le nerf optique gauche ou droit. 2 Les deux nerfs se croisent au niveau du chiasma optique. A cet endroit, les informations provenant des hémirétines nasales passent dans l’hémisphère cérébral opposé. Les informations provenant des hémirétines temporales ne changent pas d’hémisphère. Suite à ce croisement, les fibres nerveuses de l’hémisphère cérébral gauche contiennent les informations visuelles issues des deux champs visuels droits et les fibres nerveuses dans l’hémisphère cérébral droit contiennent les informations visuelles issues des deux champs visuels gauches. 3 Les fibres nerveuses des cellules ganglionnaires projettent leur terminaison synaptique dans les corps genouillés latéraux. Ils transmettent alors les messages nerveux visuels à d’autres neurones. 4 Les fibres nerveuses de ces nouveaux neurones acheminent ensuite directement les informations dans le cortex visuel primaire. ! En vous aidant du texte, légendez le schéma ci-­‐dessus. Coloriez en bleu le trajet des informations provenant des champs visuels gauches et en rouge les informations provenant des champs visuels droits. 15 A. Représentation visuelle -­‐ 4. Mécanisme neuronal de transmission de l’information A4.b Synapse L’information visuelle qui circule à travers ce réseau neuronal se perpétue sous la forme d’un courant électrique. Ce courant ne se déplace pas à l’intérieur des neurones mais au niveau de leur membrane. Un mécanisme appelé la synapse est mis en place pour faire transiter l’information d’un neurone à l’autre. La synapse désigne à la fois le mécanisme par lequel est transféré l’information entre le neurone présynaptique et le neurone postsynaptique et la zone de connexion (faites des deux membranes et de la fente synaptique). La synapse est un mécanisme unidirectionnel : l’information se déplace dans un sens uniquement. i. Les synapses dans le réseau neuronal visuel De nombreuses synapses ont lieu dans la rétine entre les différentes couches de cellules. Puis un relai synaptique à lieu au niveau des corps genouillés et enfin dans le cortex visuel primaire. Dans le cortex, les neurones sont fortement interconnectés et donc reliés par de nombreuses synapses. ii. Mécanisme de la synapse Le neurone présynaptique (B) et le neurone postsynaptique (F) sont séparés par un espace, la fente synaptique(H). Le message électrique (A) ne peut pas traverser la fente synaptique, il est alors transformé en message chimique. Une fois que ce message chimique atteint le neurone postsynaptique(F), il déclenche à nouveau un message électrique(E). A l’état de repos, des vésicules synaptiques (I) sont stockées dans A la terminaison synaptique(C). 1
Elles contiennent des messagers I B chimiques, les neurotransmetteurs(D). C 2
membrane synaptique Déroulement de la synapse D H 3
1 Le signal électrique arrive dans G la terminaison synaptique (C) du neurone présynaptique (B). 4
F E 2 L’arrivée du signal déclenche la 3
libération des neurotransmetteurs (D) dans la fente synaptique(H). Ce mécanisme s’appelle l’exocytose. J 3 Les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs spécifiques (G) situés sur la membrane postsynaptique (J). 4 La liaison des neurotransmetteurs(D) provoque une série de réactions intracellulaires qui aboutissent a la création d’un nouveau message électrique(E). ! En vous aidant du schéma, ajoutez les lettres correspondantes dans le texte. 16