Chapitre 1 Les mécanismes nerveux de la vision

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Theme 1 La vision
Chapitre 1 Les mécanismes nerveux de la vision : des photorécepteurs au cortex visuel
Les primates, et donc les humains, ont une très bonne perception visuelle. Cette capacité visuelle
nous permet de percevoir notre environnement à travers les formes, couleurs, mensurations,
volumes et distances. L'image qui frappe la rétine est transformée en signal nerveux et véhiculée
jusqu'au cerveau, où elle est traitée par des aires spécialisées.
I. Rappel sur le système nerveux
Le système nerveux permet entre autres, la transmission d’un message de l’environnement vers le
cerveau. 1. Organisation du Système Nerveux (SN)
Il est constitué p10:
- Du système nerveux central (encéphale et moelle épinière)
- Du système nerveux périphérique (les nerfs)
Le tissu nerveux constitue l’ensemble des cellules du système nerveux, il est formé de cellules
spécialisées très longues : les neurones.
Ces neurones sont composés :
- D’un corps cellulaire contenant le noyau ;
- De 2 types de prolongements cytoplasmiques : les dendrites qui forment une arborisation autour
du corps cellulaire et l’axone (fibre nerveuse) qui est un prolongement unique se terminant par
de nombreuses ramifications
Les neurones reçoivent, émettent et transmettent le message nerveux.
Cette transmission est unidirectionnelle.
Faire le schéma de 2 neurones p 11 et légender
- Corps cellulaire
- Dendrites
- Axone
- Sens de propagation du message
- Bouton synaptique
- Synapse
2. Nature du message nerveux
Qu’est ce qu’un message nerveux ?
Quelle est la différence entre un message nerveux moteur et un message nerveux sensitif ? Faire schéma
p 10
Doc 2 que représente les zones orangées au niveau de chaque cerveau ?
P11. Pourquoi parle-t-on d’un système vulnérable ?
Le message nerveux est un ensemble de signaux électriques enregistrables. Ces signaux électriques ou
potentiels d’action se propagent dans un seul sens le long des neurones (du corps cellulaire vers les
ramifications de l’axone). Ces trains de potentiels d’action ont une amplitude constante, mais leur
fréquence d’apparition varie.
Le message nerveux est donc codé en « modulation de fréquence ».
Amplitude :
Fréquence :

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La vision est une fonction sensorielle qui fournit d’innombrables informations sur le monde qui nous
entoure.
Si l’œil est bel et bien un système optique, la vision nécessite en plus l’intervention du SN (= système
nerveux).
Les stimuli visuels : ce qui est perçu par la vision (= la lumière).
Quelle est la structure de l’oeil et l’organisation du globe oculaire ? comment apparaissent les images
formées dans le globe oculaire ?
II. Organisation générale de l’oeil
Le globe oculaire est un organe sphérique d’environ 25mm de diamètre et pesant 7 à 8 grammes.
Faire le schéma de l’oeil en mettant en légende :
- Rétine
- Fovéa
- Point aveugle
- Iris
- Nerf optique
- Pupille
- Cornée
- Cristallin
Définitions :
L’iris donne sa couleur à l’oeil, avec des nuances qui vont du bleu clair au brun fonce (tout dépend la
quantité de mélanine).
On peut l’assimiler à une sorte de diaphragme optique dont l’ouverture centrale, la pupille, est réglée par
des muscles : le diamètre de la pupille peut donc aussi bien se rétrécir que s’agrandir.
Le cristallin : lentille transparente biconvexe, déformable et élastique.
=> p15 Le papier calque qui occupe la position de la rétine reçoit une image renversée.
Interprétation : l’ensemble des milieux transparents de l’œil fonctionne comme une lentille convergente.
Cette propriété permet la formation d’une image nette en fond de l’œil, sur la rétine. C’est la cornée
qui est principalement responsable de cette propriété de la convergence.
Le cristallin apporte une autre propriété fondamentale en modifiant son rayon de courbure antérieur, il
va permettre une « mise au point » pour que les objets proches forment une image nette sur la rétine
(accommodation). Cf cours de physique.
III. La rétine : une mosaïque de photorécepteurs
La rétine est composée en grande partie de cellules nerveuses reliées à des cellules sensibles à la
lumière, les photorécepteurs.
=> En vous aidant du livre p 32 et p 33, présenter dans un tableau les différences entre un cône et un
bâtonnet
=> D’après le doc. 2 p 33 quelles sont les particularités de la fovéa ?
=> Décrivez à l’aide du doc. 2 p33 la répartition des bâtonnets et des cônes au niveau de l’oeil
=> Répondre aux questions 1,2 et 3 p 33

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1. Particularités des photorécepteurs formant la rétine
La rétine est un tissu composé de différents types de cellules, dont des cellules photoréceptrices : les
cônes et les bâtonnets. Chacune de ces cellules contient des millions de pigments photosensibles, les
opsines pour les cônes, la rhodopsine pour les bâtonnets.
Les cônes sont sensibles aux formes et aux couleurs, les bâtonnets sont sensibles aux contrastes et
aux mouvements. Lorsqu'ils sont frappés par un rayon lumineux, ces pigments produisent un signal
électrique ; ce message est alors transmis au nerf optique, qui se charge de l'acheminer vers le cerveau.
Chaque type de cône est particulièrement sensible à une couleur : le bleu, le rouge ou le vert. Par contre,
les cônes sont peu sensibles à la lumière, ils participent donc surtout à la vision diurne et sont
inefficaces en vision nocturne.
Les bâtonnets ne sont pas capables de distinguer les couleurs, ils sont par contre cent fois plus sensibles
à la lumière que les cônes, ils sont donc tout indiqués pour la vision nocturne et inefficaces en vision
diurne car ils sont saturés par la luminosité.
Quand l'éclairage est faible (aube, crépuscule, nuit avec clair de lune), les deux types de photorécepteurs
fonctionnent avec une efficacité relative ; l'image obtenue sera donc de qualité moyenne.
2. Vision centrale et vision périphérique
 Expérience « lecture d’une phrase » 2 p33
L’acuité visuelle est limitée à une zone centrale et étroite du champ visuel, tandis que les larges zones
périphériques de part et d’autre ne permettent pas une telle acuité.
 exo 7 p 47
a. Vision centrale : la fovéa
Scan œil p 32 hachette. Si l’on observe une coupe d’œil, on remarque une petite dépression centrale de
la rétine : la fovéa ou tache jaune.
Doc. 2 p 33. Dans la fovéa, il n’y a que des cônes. De plus dans la fovéa, à chaque cône correspond 1
seul bipolaire et 1 neurone ganglionnaire propre : cela permet une vision précise des détails (une bonne
acuité).
C’est pour ces 2 raisons que dans la zone centrale l’acuité visuelle et la vision des couleurs sont
optimales, qualité de la vision centrale.
b. La vision périphérique
- Quand on s’éloigne de la fovéa, on trouve de moins en moins de cône et de plus en plus de
bâtonnets.
- De plus, le système de bâtonnets est fortement convergent : 1 neurone ganglionnaire est relié à
grand nombre de photorécepteurs.
Résultat : Les objets situés à périphérie du champ visuel sont donc perçus avec une faible acuité et
une mauvaise vision des couleurs, mais leur détection reste possible même si leur luminance est
faible.
En réalité, pour bien voir, l’Homme recherche un bon éclairement et bouge sans arrêt les yeux de façon
à diriger la fovéa des 2 yeux vers les objets regardés (cas de la lecture).
c. Le point aveugle
Au point de départ du nerf optique existe une zone totalement dépourvue de photorécepteurs : le point
aveugle. Mise en évidence par l’expérience de Mariotte p 45.

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IV. De la rétine au cerveau
Comme nous l’avons vu, une image inversée se forme au niveau de la rétine, comment le message est il
transmis au cerveau ?
 Expliquer comment fonctionne la méthode TEP doc. 1 p34.
 Citez les différentes régions du cerveau appelé lobe. Comment les a-t-on mis en évidence ?
 Répondre aux questions 1-2 et 4 p 35.
Comment le message nerveux produit à partir de la perception visuelle de l'objet peut-il générer une
image ?
Les cônes et les bâtonnets sont des neurones, ils sont donc capables de produire un message nerveux
quand leurs pigments captent la lumière. Ce message est acheminé par les axones de chaque
photorécepteur dans le nerf optique doc. 3 p35, qui est branché sur la rétine au niveau du point aveugle.
Schéma p 42 à refaire.Les nerfs optiques gauche et droit se croisent au niveau du chiasma optique, et
leurs fibres nerveuses se dirigent dans l'hémisphère cérébral du côté opposé, vers le lobe occipital du
cerveau.
Comme les deux hémisphères cérébraux ont reçu des informations de la même image selon un angle
légèrement différent (c'est la vision stéréoscopique), ils pourront générer les volumes de l'objet et même
estimer leur distance à l'objet.
Le message nerveux est acheminé vers le cortex visuel par un réseau de neurones grâce à des synapses
chimiques. Le cortex, aidé d'autres zones cérébrales, produira l'image de l'objet à partir des informations
du message nerveux.
1. Lien entre hémisphère cérébral et champ visuel
Le champ visuel est la partie de l’espace vue par chaque œil.
L’œil fonctionne comme un système optique convergent, les objets situés dans le champ visuel nasal
sont perçus par le champ rétinien temporal et inversement.
Lorsque les 2 yeux sont ouverts, les champs visuels des 2 yeux se recouvrent largement. Dans cette
zone, chaque objet est donc vu « 2 fois », on parle de vision binoculaire.
Le message nerveux né au niveau des 2 rétines est transmis dans les 2 hémisphères cérébraux. Il existe
un relais synaptique au niveau des corps genouillés latéraux. En intégrant diverses informations (taille,
couleur, forme, déplacement d’objets), le cortex permet une construction simple de l’image qui varie
d’un individu à un autre : c’est la perception visuelle.
2. De la lumière au message nerveux
 Naissance et nature du message nerveux (doc.p35)
Une stimulation suffisante, c'est-à-dire une lumière suffisante permet d’enregistrer un message nerveux
le long des fibres du nerf optique.
Le message nerveux se déplace le long des fibres nerveuses et il est constitué de signaux
électriques.
Ce n’est donc pas une image envoyée au cerveau, mais des signaux électriques.

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Une variation du stimulus engendre une variation de la fréquence des signaux. Donc, le message
nerveux est codé en fréquence. On remarque que le message nerveux prend naissance seulement au
niveau des neurones ganglionnaires : quand les photorécepteurs ont été stimulés.
On dit que ces molécules sont capables d’absorber la lumière : en fait elles sont décomposées par la
lumière et elles retrouvent ensuite, après un certain temps, leur forme initiale.
La décomposition du pigment déclenche des réactions chimiques. Cela va modifier les propriétés
électriques du cône ou du bâtonnet. Ces modifications vont entraîner la naissance des messages nerveux
au niveau des neurones ganglionnaires.
V. La vision : une construction cérébrale
Questions p 37
=> Des aires visuelles spécialisées
- Les messages nerveux provenant de la rétine aboutissent à l’arrière du cerveau dans la zone occipitale
de chaque hémisphère. Ces régions forment le cortex visuel primaire (V1) qui correspond au point
d’entrée des messages visuels dans le cortex.
Le cortex visuel gauche accueille le nerf optique droit, et inversement.
Le cortex visuel primaire est en étroite relation avec d'autres aires cérébrales spécialisées dans la
reconnaissance des couleurs, des mouvements et des formes. L'ensemble des analyses et interprétations
de ces aires visuelles permet d'élaborer la perception visuelle définitive :
- Le cortex visuel primaire distribue et échange des informations avec plusieurs autres aires impliquées
dans la vision (V2 à V5). Ces aires du cortex sont spécialisées et traitent séparément mais en parallèle,
les différentes composantes de l’image (couleurs, formes, mouvements...) et font émerger des sensations
visuelles.
- Globalement, les aires spécialisées du cortex visuel sont organisées en deux grands ensembles :
- Ensemble du « Où » à la localisation et le mouvement des objets
- Ensemble du « Quoi » à identification des objets (couleur, forme...)
V3
V4
V5
Les informations reçues par les différentes aires visuelles sont échangées et unifiées pour former une
perception visuelle : c’est l’intégration des informations en une vision globale unifiée. La perception
visuelle repose sur une interprétation mentale des sensations visuelles créées dans les différentes aires du
cortex visuel.
Ainsi chacun peut dire « C’est mon cerveau qui voit ! Et non mes yeux... »
VI. Le développement des facultés visuelles
1. Variabilité individuelle de la perception visuelle.
Les apprentissages et les expériences acquis sont à l’origine d’une organisation des neurones du cortex
qui est variable d’un individu à l’autre. La perception visuelle de chacun est donc influencée par sa
mémoire, son vécu et son expérience : aucun cerveau ne voit le monde de la même façon.
2. La plasticité cérébrale : exemple de la vision au langage
Répondre aux questions p 39
 exo 8 p 47
Quelle est la relation entre la plasticité cérébrale et la lecture ?
La plasticité est la capacité du cerveau de mobiliser des groupes de neurones pour en faire des