Suite et fin du cours – Chapitre 1

3/ la complémentarité vision / mémoire
a/ Ac&vité cor&cale lors de la reconnaissance d'un texte diapo 31
La zone de reconnaissance des mots est d'autant plus ac3vée que les le7res sont connues, fréquentes, associables et correspondent à un mot réel.
b/ Percep&on visuelle et interpréta&on diapo 32,33
Chez un lecteur entraîné un mot est analysé dans son ensemble, comme une en3té, et non syllabe par syllabe ou le7re par le7re. Ce n'est pas le cas chez un enfant qui apprend à lire. Le temps nécessaire à l'iden3fica3on de la couleur est beaucoup plus long lorsque le mot est incongruent (le mot "bleu" écrit en "rouge") que lorsque le mot est congruent (le mot "rouge" écrit en rouge) ou neutre (le mot "lion" écrit en rouge). Il existe un effet d'interférence (effet Stroop) provoqué par la lecture automa3que du mot.
c/ Reconnaissance d'un visage (IRMf) diapo 34
La présenta3on d'une image brouillée entraîne une tenta3ve de reconnaissance par le cortex occipital, la mémoire ne peut pas intervenir. La présenta3on d'un visage inconnu entraîne l'ac3va3on d'une aire associa;ve, pour un visage connu une aire frontale intervient dans sa reconnaissance. Il n'existe pas d'aire spécifique de la mémoire car il existe de mul3ples formes de mémoire (texte, visage, conduite automobile, événements...) et, d'autre part, les aires qui interviennent dans la mémoire ont aussi d'autres fonc3ons. Le cortex visuel primaire (aire V1 en 1 et 2 ) reçoit les fibres nerveuses en provenance de la ré3ne et communique notamment avec le cortex visuel secondaire (aire V2). L’analyse des s3mulus visuels se poursuit ensuite dans de nombreuses autres aires visuelles ter;aires ou aires associa;ves (V3, V4, V5 (ou MT), PO, etc.).
Il existe 2 grands systèmes de traitement de l'informa&on visuelle : la voie ventrale qui s’étend vers le lobe inférotemporal et serait impliquée dans la reconnaissance (forme, couleur...) des objets d'une part (voie du "quoi") et la voie dorsale qui se projeJe vers le lobe pariétal et serait essen&elle à la localisa3on des objets (voie du "où"). diapo 35,36,37,38
4/ des molécules perturbent la fonc;on « vision »
L'ergo;sme est une très grave intoxica3on due l'ergot du seigle qui est un champignon parasite des céréales contenant naturellement de l'ergotamine. Celle-­‐ci provoque notamment des convulsions et des hallucina3ons car elle perturbe la transmission du message nerveux entre 2 neurones successifs au niveau cérébral diapo 39
Le LSD (de l'allemand Lysergesäurediethylamid) est une drogue hallucinogène obtenue par synthèse à par3r de l'acide lysergique voisin de l'ergotamine. Les perturba3ons visuelles provoquées par les dogues hallucinogènes comme le LSD, ont déclenché, dans les années 1960 un courant ar3s3que : le psychédélisme qui s'inspire des percep3ons sensorielles (visuelles et audi3ves) ressen3es sous l'effet des drogues hallucinogènes. diapo 40
a/ no&on de synapse diapo 41 AP # 5
organisa;on (MET) : A : au repos // B : quand existence d’un message nerveux diapo 42
D'un neurone à l'autre : transmission du message nerveux par l'intermédiaire de zones de quelques dizaines nm = synapses. Lors de l'arrivée d'un message nerveux à l'extrémité du neurone présynap;que, les vésicules de neurotransmeVeur déversent une par3e de leur contenu dans l'espace synap3que. Le neurotransme7eur se fixe alors sur des récepteurs spécifiques portés par le neurone postsynap;que : cela peut déclencher la naissance d'un nouveau message nerveux. La fixa3on du neurotransme7eur sur le récepteur se fait par complémentarité de conforma3on. Toutes substances psychotropes agissent au niveau synap3que en provoquant soit l'accumula3on, soit l'élimina3on d'un neurotransme7eur, soit encore en mimant son ac3on ou en l'inhibant. La sérotonine est l'un des nombreux neurotransme7eurs ; elle intervient dans diverses fonc3ons cérébrales (percep3on sensorielle, humeur, émo3vité, sommeil...) : la par3e de la molécule qui se fixe sur le récepteur a une conforma3on semblable à celle d'une par3e de la molécule de LSD. Les 2 molécules peuvent se fixer sur le même récepteur. diapo 43
hVp://www.biologieenflash.net/anima;on.php?ref=bio-­‐0033-­‐2
hVp://www.mind.ilstu.edu/flash/synapse_1.swf
b/ Ac&va&on des récepteurs à la sérotonine (IRMf) diapo 44
Les tons froids correspondent à une ac3vité faible, les tons chauds à une ac3vité forte.
Les récepteurs spécifiques de la sérotonine sont largement répar3s dans le cerveau (à gauche). Leur ac3vité est augmentée par la consomma3on de LSD (à droite). On retrouve notamment le LSD dans les corps genouillés latéraux (CGL), principale zone de relais synap;que entre la ré3ne et le cortex visuel. Les molécules de LSD se fixent sur les récepteurs de la sérotonine, cela déclenche des messages nerveux sans qu'aucune s3mula3on n'ait eu lieu. c/ ac&on du LSD diapo 45, 46, 47 (planche ), 48
prise de LSD ➱ hallucina;ons visuelles et audi3ves + ver3ges, vomissements, troubles respiratoires et locomoteurs. prises répétées : ➱ ↘ renouvellement des récepteurs à la sérotonine sur les membranes des neurones postsynap3ques + peut causer troubles psychiatriques durables dès 1ère prise (états dépressifs, phobies, sensa3ons d'angoisse et même des tenta3ves de suicide) quand l’effet LSD ↘ peu à peu = accoutumance ➱ pour effet constant : ↗ doses autres psychotropes : quelques effets
psylocine (dans les champignons hallucinogènes )
mode d'ac4on voisin du LSD.
effets : induit des distorsions visuelles ou audi4ves, provoque des visions extraordinairement colorées, en mouvements kaléidoscopiques où l'usager se perd dans un monde imaginaire. Les champignons à psilocybine peuvent causer des accidents psychiatriques graves et durables, parfois dès 1ère prise => = « syndrome post-­‐hallucinatoire persistant » (bad trip), à savoir angoisses, phobies, état confusionnel, dépression voire bouffées délirantes aiguës ecstasy (psychotrope de synthèse contenant le NMDA)
drogue de synthèse à, entre autres, effets hallucinogènes
n'agit pas en mimant les effets de la sérotonine, mais favorise, sa libéra4on et empêche sa recapture par le neurone présynap4que => s'accumule dans la fente => agit davantage sur le neurone postsynap4que. amphétamines + cocaïne agissent de manière comparable avec d'autres neurotransmePeurs éthanol (des alcools) Même en dessous du seuil toléré, l'alcool perturbe la vision par une mauvaise apprécia4on des distances et une diminu4on de l'étendue du champ de vision. Le cannabis a, entre autres, des effets comparables.
Tous les psychotropes agissent au niveau synap3que en provoquant l'accumula3on ou l'élimina3on d'un neurotransme=eur, en mimant son ac3on ou en l'inhibant.
B/ La plasticité cérébrale est liée aux expériences individuelles Le développement de la fonc3on visuelle s'ini3e, à la naissance, à par3r d'un «pré-­‐cablage», perme7ant ainsi au nouveau-­‐né d'associer très précocement à ses premières percep3ons visuelles, des affects agréables.
1/ quand ? : le cortex visuel s’organise pendant le développement embryonnaire et post-­‐natal
développement = somme des transforma3ons par lesquelles passe un être vivant pluricellulaire depuis la féconda3on jusqu'à la maturité sexuelle (à ne pas confondre avec la croissance)
a/ Organisa&on du cortex visuel primaire (chez le singe) diapo 49
Les fibres nerveuses conduisant les messages en provenance de la ré3ne forment une série alternée de bandes claires (car marquées pour l'œil gauche) et sombres (car non marquées pour l'œil droit), d'environ 0,5 mm de large chez le macaque, correspondant à chacun des 2 yeux et appelés colonnes de dominance oculaire (image de gauche)
-­‐ injec&on dans l'œil gauche un traceur radioac&f transporté de neurone en neurone jusqu'au cortex primaire qui est ensuite observé par autoradiographie
-­‐ même expérience est réalisée sur un singe à œil droit suturé entre l'âge de 2 jours et 18 mois (image de droite). Constat : les colonnes correspondant à l'œil gauche se sont élargies au détriment de celles correspondant à l'œil droit. b/ Expérience individuelle et matura&on du cortex visuel chez le chat diapo 50
Constats : Témoin : Les neurones de la classe 1 sont exclusivement s3mulés par l'œil droit, ceux de la classe 7 sont exclusivement s3mulés par l'œil gauche, ceux de la classe 4 sont indifféremment s3mulés par les deux yeux tandis que les autres sont surtout s3mulés par l'œil droit (classes 2 et 3) ou par l'œil gauche (5 et 6). La classe 00 correspond à des neurones qui ne peuvent être s3mulés par aucun œil.
Expérience 1 : Occlusion de l'œil droit entre l'ouverture des yeux (1 semaine) et 2,5 mois. La mesure est réalisée à 38 mois. La cécité cor3cale de l'œil droit est défini3ve alors que l'œil fonc3onne (= amblyopie). Expérience 2 : Occlusion de l'œil droit entre 12 et 38 mois (le chat est adulte à 6 mois). Après l'expérience, la vision binoculaire normale se réinstalle rapidement. ➱ interpréta3on : Il existe une période cri3que dans le développement du cortex visuel au cours de laquelle des circuits nerveux se me=ent en place (synapses)
c/ Réaffecta&on du cortex visuel chez l'Homme
Lorsqu'un voyant lit du braille les yeux bandés, son cortex visuel ne réagit pas, mais la même tâche effectuée par un non-­‐voyant depuis ses 3 ans et entraînée à la lecture du braille mobilise les aires visuelles pour une sensa3on tac3le.
2/ quoi ? : la plas;cité cérébrale permet l'appren;ssage et la mémoire La percep3on visuelle est une créa3on cérébrale venant de l’ac3vité d’un grand nombre d’aires cérébrales spécialisées communiquant entre elles : notre façon de voir = f (construc3on personnelle du cerveau).
Quelle est la part du génome dans la construc3on du système visuel ? La part environnementale ?
constats : chez le singe macaque : l’organisa3on du système visuel est iden3que à celle de l’Homme : entrée des informa3ons au niveau d’une aire visuelle primaire située dans le cortex occipital, existence de 2 grandes voies de traitement des messages visuels avec les mêmes aires spécialisées, agencées de la même manière et même si le cortex visuel est plus développé chez l’Homme, l’architecture reste la même. ➱ cela montre un déterminisme géné3que de la construc3on globale du système visuel, héritage de l’ancêtre commun à tous les Primates.
a/ appren&ssage et plas&cité chez l’adulte (IRMf) diapo 51,52
constats : chez l’Homme : chez des aveugles de naissance, ayant appris à lire le braille, des études d’imagerie cérébrale ont montré une ac3va3on du cortex visuel, notamment de l’aire visuelle primaire, au cours d’un exercice de lecture. Par cet appren3ssage, le cortex visuel, qui normalement traite les messages nerveux issus de la ré3ne, traite les messages tac3les issus des doigts : on a même mis en évidence une représenta3on des doigts dans le cortex visuel de ces aveugles lecteurs de braille : ➱ cela traduit des possibilités de réorganisa3on des réseaux neuronaux cérébraux à la suite d’un appren3ssage : c’est la plas3cité cérébrale, notamment à l’oeuvre lors de l’appren3ssage de la lecture.
2 groupes de volontaires voyants sont entraînés à lire le braille de manière intensive pendant 5 jours. Un groupe porte en permanence un bandeau (jour 1) privant de toute s3mula3on visuelle, l'autre non. Le groupe ayant les yeux bandés apprend beaucoup plus vite le braille que l'autre. L'IRMf montre que ceVe capacité repose sur la reconversion des aires visuelles (jour 5) mais que celle-­‐ci disparaît rapidement lorsque le sujets retrouvent la vue (jour 6). b/ La plas&cité neuronale diapo 53, 54, 55
Parmi les aires du cortex temporal impliquées dans la reconnaissance des objets, une = spécialisée dans reconnaissance mots + le7res = aire de la forme visuelle des mots : toutes les personnes sachant lire possèdent une seul région de la forme visuelle des mots dans le lobe temporal gauche. L’imagerie cérébrale révèle une intense ac3va3on de l’aire de la forme visuelle des mots au cours de la lecture, alors qu’il n’y en a pas lorsque les personnes entendent les mêmes mots. Des cas cliniques montrent les conséquences d’une lésion de ce7e zone du cortex : plus d’iden3fica3on des le7res et des mots alors qu’elle savait lire avant. Mais le langage oral est intact, l’écriture intacte (sans pouvoir lire ce qu’il a écrit). la reconnaissance des visages et des objets est largement conservée : le pa3ent est «aveugle» uniquement aux le7res et mots.
Plusieurs aires sont impliquées dans le langage dans le lobe temporal et le lobe frontal, connectées les unes au x autres avec en gros 2 grand s systèmes : le premier intervenant dans la conversion des le7res en sons, le second à analyser le sens des mots : les aires de ces 2 systèmes ne sont pas spécifiques à la lecture car intervenant en 1er lieu dans le traitement du langage parlé. L’aire de la forme visuelle, goulot d’étranglement, distribue les informa3ons qu’elle traite sur les le7res et les mots à de nombreuses aires de l’hémisphère gauche selon 2 grands systèmes fonc3onnant en parallèle, l’un conver3ssant le7res et mots en sons, l’autre en retrouve le sens. Apprendre à lire revient donc à :
-­‐ créer une représenta3on visuelle des mots écrits dans l’aire de la forme visuelle des mots
-­‐ me=re en connexion ce=e aire, voie d’entrée visuelle, avec celles du langage codant pour le son et le sens
Constats : l’universalité des régions impliquées dans la lecture pose le problème de la façon dont notre cerveau acquiert des circuits spécialisés : puisqu’elle existe chez tous les lecteurs, on pourrait penser à un déterminisme géné3que de l’aire de la reconnaissance des le7res et mots : mais c’est impossible !! En effet, l’écriture et donc la lecture est une inven3on de -­‐ 5000 ans, alors que les 1ers Homo Sapiens vivaient il y a 200 000 ans environ : des innova3ons géné3ques d’il y a 5000 ans n’ont pu se répandre partout en si peu de temps dans toutes les popula3ons humaines du Globe. L’imagerie cérébrale a montré que chez les analphabètes l’aire visuelle de reconnaissance des mots n’est pas ac3vée lors de la présenta3on des le7re et des mots mais l’est pour la présenta3on des visages : dans ce7e région, au cours de l’appren3ssage de la lecture, la «réponse» aux visages diminue à mesure que la compétence de lecture augmente donc au cours d’un appren3ssage de la lecture, il y a une véritable réorganisa&on de ceJe zone cor&cale un recyclage des synapses et des réseaux neuroniques : les réseaux ac&fs lors de la représenta&on des visages deviennent ac&fs lors de la présenta&on des mots : c’est un exemple de plas&cité cérébrale montrant l’impact très important de l’éduca&on sur le cerveau humain : ce7e réorganisa3on cérébrale se produit aussi chez ceux qui apprennent à lire plus tard : même si plus forte durant l’enfance, elle persiste chez l’adulte. Elle n’intervient pas seulement dans la mise en place de l’aire visuelle des mots : l’existence d’aires cérébrales impliquées dans la reconnaissance spécifique des objets et en par3culier des visages est un héritage de notre histoire évolu;ve que nous partageons avec les autres grands Singes : elle est dans notre génome. mais les capacités de réorganisa3on de ce7e aire, ont fait que, chez l’Homme au cortex par3culièrement développé les réseaux neuroniques traitant les caractéris3ques des visages se sont spécialisées dans l’analyse des mots : la mémoire géné;que a permis une mémoire individuelle, grâce à la plas;cité cérébrale : chaque neurone du cortex établit environ 10 000 connexions synap;ques avec d'autres neurones. Lors d'un appren;ssage, de nouvelles synapses s'établissent entre les neurones du cortex, d'autres pouvant disparaître : ces modifica;ons des réseaux neuronaux dans le cerveau, c’est cela, la plas;cité cérébrale. L'étude du système visuel est une tâche philosophique car elle impose de chercher comment le cerveau ob3ent une connaissance du monde extérieur or ce dernier ne dispose que des s3muli visuels, éléments d'informa3on instables. Ainsi les longueurs d'ondes réfléchies par les objets changent en fonc3on de l'éclairement et pourtant le cerveau leur associe toujours la même couleur, l'image ré3nienne de la main d'une personne en mouvement change sans cesse et pourtant le cerveau reconnait toujours une main, l'image d'un objet varie avec la distance et pourtant le cerveau évalue la taille réelle de l'objet...
Le cerveau parvient aussi à extraire les caractéris;ques invariables des objets d'un flot d'informa;ons diverses qui proviennent de ces objets et changent perpétuellement. L'interpréta;on est indissociable de la sensa;on visuelle. Le cerveau ne se limite pas à l'analyse des images projetées sur la ré;ne, il construit ac;vement une représenta;on du monde visuel. C'est alors que nous avons une PERCEPTION VISUELLE du monde.
➱ texte Jean-­‐Pierre Changeux
Bilan : La mise en place du phénotype fonc3onnel du système cérébral impliqué dans la vision repose à la fois sur :
-­‐ des structures cérébrales innées (anatomie et histologie du cerveau (fissura&on, scissures, circonvolu&ons, nature et posi&on des neurones), sous contrôle géné&que, issues de l'évolu&on et communes à tous les individus de l'espèce -­‐ la propriété de neurones à modifier leurs connec3ons synap3ques ce qui entraîne une modifica3on des réseaux neuronaux tout au long de l'histoire personnelle : c'est la plas3cité cérébrale. La plas&cité cérébrale est par&culièrement ac&ve au cours du développement mais, dans une moindre mesure, elle se poursuit ensuite tout au long de la vie. La sollicita&on répétée des mêmes circuits neuroniques permet notamment la mise en mémoire nécessaire à la reconnaissance des formes ou d'un mot, l'appren&ssage, ainsi que la possibilité de compenser une lésion. Le cerveau est un système dynamique, en perpétuelle reconfigura&on.
Dans le cerveau, le message nerveux visuel parvient tout d'abord au cortex visuel sur le lobe occipital (arrière de tête), avant d'être interprété grâce à la collabora;on entre les fonc;ons visuelles et la mémoire. La représenta;on visuelle peut être perturbée par certaines substances comme le LSD. La vision du monde varie donc en fonc;on :
-­‐ de l’individu : daltonisme, percep3on de tableaux : si l'organisa;on du cerveau est commandée par l'informa;on géné;que, la plas;cité cérébrale fait du cerveau un système dynamique qui permet en permanence l'appren;ssage et la mise en mémoire : ceVe variabilité fait que chaque cerveau est unique
-­‐ de l’espèce : organisa3on cérébrale géné3que et répar33on en cônes et photorécepteurs ré3niens
-­‐ de l’âge de la vie ( vieillissement du cristallin -­‐ et pourquoi pas faire des recherches sur la vision des bébés) hVp://www.universcience.tv/video-­‐plas;cite-­‐du-­‐cerveau-­‐605.html // hVp://www.discip.crdp.ac-­‐caen.fr/svt/pages/lycee/premieres/1l/vision/
choixVision.htm
Ouverture Métiers : op&cien, orthop&ste ; ophtalmologue (ouverture sur chirurgie de l’oeil)
La ré3ne conver3t donc le monde du champ visuel perçu à un instant t en un ensemble de signaux électriques transmis au cerveau. Nos neurones traitent et interprètent ces signaux électriques au niveau d’aires spécialisées visuelles : c’est ce que nous appelons voir.