représentation visuelle - le site des SVT de Xavier Petit

R E P R É S E N TAT I O N
X. Petit
VISUELLE
Lycée C. Claudel Troyes
1ère ES / L sciences 2011/2012
partie SVT
BO (le minimum que vous devez connaitre , et
comprendre…) pour la partie qui va suivre :
L’œil, accommodation, défauts et corrections.
Formation des images sur la rétine ; nécessité de
l’accommodation.
(voir cela et plus dans la partie traitée en physique)
L’œil : système optique et formation des images
Conditions de visibilité d’un objet. Approche historique de la conception de la vision.
Modèle réduit de l’œil. Lentilles minces convergentes, divergentes. Éléments
caractéristiques d'une lentille mince convergente : centre optique, axe optique,
foyers,
distance focale. Construction géométrique de l'image d'un petit objet plan donnée
par une lentille convergente.
L’œil, accommodation, défauts et corrections
Formation des images sur la rétine ; nécessité de l’accommodation.
Punctum proximum et punctum remotum.
Défauts de l’œil : myopie, hypermétropie et presbytie.
Principe de correction de ces défauts par des lentilles
minces ou par modification de la courbure de la
cornée ; vergence.
Rappels
La structure de l’œil
Des anomalies de forme ou de
modifications de forme du cristallin
expliquent certains défauts de vision .
(voir partie plus spécifiquement physique).
Le cristallin : une lentille vivante
Le cristallin est l’un des système transparent de
l’œil humain. Il permet de grossir les images , il
est comparable à une lentille dans un système
optique.
La distance cristallin-rétine est constante, le
cristallin doit modifier sa vergence (cristallin=
forme plus ou moins bombée due à sa
souplesses et à l’action des muscles ciliaires)
pour obtenir une vision nette, il « zoome » en
raccourcissant la distance focale :
c’est l’accommodation.
Pour cette partie qui vient d’être résumée vue
essentiellement en physique et non traitée ici
BO compétences exigibles (ce que vous devez savoir fairece que l’on va vous demander de suivre comme démarche):
Exploiter les conditions de visibilité d’un objet.
Porter un regard critique sur une conception de la vision à partir de l’étude d’un
document.
Décrire le modèle de l’œil réduit et le mettre en correspondance avec l’œil réel.
Reconnaître la nature convergente ou divergente d’une lentille mince.
Représenter symboliquement une lentille mince convergente ou divergente.
Déterminer graphiquement la position, la grandeur et le sens de l’image d’un
objet-plan
donnée par une lentille convergente.
Modéliser l’accommodation du cristallin. Reconnaître la nature du défaut d’un
œil à partir des domaines de vision et inversement.
Associer à chaque défaut un ou plusieurs modes de correction possibles.
Exploiter la relation liant la vergence et la distance focale.
BO (le minimum que vous devez connaitre , et comprendre…)
pour la partie qui va suivre:
Des photorécepteurs au cortex visuel:
La vision du monde dépend des propriétés des
photorécepteurs de la rétine.
L'étude comparée des pigments rétiniens permet de placer
l’Homme parmi les Primates.
La transmission synaptique:
La perception repose sur la transmission de messages
nerveux, de nature électrique, entre neurones, au
niveau de synapses
Le message nerveux visuel emprunte des voies nerveuses
jusqu'au cortex visuel.
Rappels :
sur les neurones, vus dans les classes antérieures
Les neurones possèdent :
- des dendrites, ramifications secondaires responsables de la réception des messages
nerveux
- un corps cellulaire où se trouve le noyau et l’essentiel de la machinerie cellulaire, lieu
d’intégration et de genèse des messages nerveux
- un axone, ramification principale du neurone, spécialisée dans la propagation du message
nerveux. L’axone se ramifie à son extrémité et forme l’arborisation terminale.
A l’extrémité bulbeuse de ces ramifications, appelées boutons terminaux ou terminaisons
axonales, s’effectue la transmission des messages nerveux, dans un seul sens, vers d’autres
neurones par l’intermédiaire de synapses (site de transfert du message nerveux).
Des photorécepteurs au cortex
visuel
C’est dans la rétine que l’on trouve des récepteurs
sensoriels de la vision sensibles à la lumière : les
photorécepteurs.
La rétine s’étend à partir du nerf optique et tapisse
toute la face interne de la choroïde;
(elle est constituée de l’épithélium pigmentaire et de la
rétine neurosensorielle, elle-même composée des
photorécepteurs, des cellules bipolaires et des cellules
ganglionnaires ;dont les axones constituent les fibres
optiques du nerf optique.)
Il existe 2 types de photorecepteurs : les cônes et les
bâtonnets (leurs formes sont responsables de leur noms)
Les cônes sont stimulés lors de fortes intensités
lumineuses et permettent la vision colorée.
Les bâtonnets eux sont extrêmement sensibles dès les
faibles intensités lumineuses, ils permettent donc de voir
dans des conditions d’éclairage faible, mais en nuance de
gris
La répartition (distribution) des cônes et des bâtonnets n’est
pas identique dans l’ensemble de la rétine
A comprendre, mais ce n’est pas à connaitre par cœur:
Les cônes , qui contiennent des pigments appelés opsines,
sont très nombreux au niveau de la rétine centrale appelée
FOVEA. A ce niveau un cône est relié à un neurone bipolaire et
un seul neurone ganglionnaire, cela permet de renforcer le
message nerveux émis et donc de renforcer l’acuité visuelle
de cette zone.
Les bâtonnets eux ,qui un pigment appelé rhodopsine , sont
absents de la rétine centrale mais très nombreux dans la
rétine périphérique. Plusieurs bâtonnets sont reliés à un seul
neurone ganglionnaire ce qui réduit l’impact du message
nerveux qui dessert une plus grande zone de rétine et donc
cela réduit l’acuité visuelle.
2- La vision des couleurs et son histoire évolutive
Les bâtonnets sont des photorécepteurs qui contiennent un
pigment appelé rhodopsine
alors que les 3 types de cônes contiennent chacun un pigment
particulier une opsine bleue, une verte et une rouge qui
chacune caractérise leur sensibilité aux couleurs.
Les gènes des pigments rétiniens constituent une famille
multigénique (issue de duplications).
L’étude de cette famille multigénique (des opsines) permet de
placer l’Homme parmi les Primates.
La vision trichromatique chez l’homme est un résultat de
l’évolution
3- Devenir de l’information reçue par les
photorécepteurs
PB:Comment les cerveau traite-t-il les informations reçues?
Les deux nerfs optiques acheminent le message nerveux
sensoriel vers le cerveau via le chiasma optique et les
relais cérébraux. A ce niveau, les fibres nerveuses
transmettent le message à d'autres neurones via des
synapses.
Ces nouveaux neurones dirigent le message vers une aire
spécialisée : le cortex cérébral du lobe occipital appelée :
aire visuelle primaire.
Au niveau du chiasma optique, les fibres nerveuses
provenant de la partie nasale de la rétine changent
d'hémisphère cérébral.
DONC: Le message nerveux produit par la rétine, issu
de l’œil, est acheminé au cerveau par le nerf optique.
Il parvient à l’extrémité occipitale du cerveau appelé
aire V1 du cortex visuel .
Pour cette partie qui vient d’être traitée
BO compétences exigibles (ce que vous devez savoir faire- ce
que l’on va vous demander de suivre comme démarche):
Déterminer les rôles des photorécepteurs et de l'organisation
anatomique des voies visuelles dans la perception d'une
image.
- Relier :
- certaines maladies et certaines anomalies génétiques à des
déficiences visuelles (DMLA, daltonisme…);
- certaines caractéristiques de la vision à certaines propriétés
et à la répartition des photorécepteurs de la rétine.
- Justifier la place de l’Homme au sein des Primates à partir
de la comparaison des opsines ou des gènes les codant.
BO (le minimum que vous devez connaitre , et comprendre…)
pour la partie qui va suivre:
Aires visuelles et perception visuelle:
L'imagerie fonctionnelle du cerveau permet d'identifier et
d'observer des aires spécialisées dans la reconnaissance des
couleurs, ou des formes, ou du mouvement.
Aires cérébrales et plasticité
La reconnaissance d'un mot écrit nécessite une collaboration
entre aires visuelles, mémoire et des structures liées au
langage.
4- Traitement des informations sensitives par le cerveau
Une fois arrivé dans l’aire V1 le message nerveux est
propagé dans plusieurs régions du cortex visuel appelées
aires corticales visuelles .
Plusieurs aires visuelles (corticales) participent à la vision :
des aires spécialisées dans la reconnaissance des
couleurs, ou des formes, ou du mouvement.
Le cortex visuel (cortex occipital) comporte plusieurs aires
(V1 à V5) qui répondent de façon spécifique à des aspects
différents du stimulus visuel (V4 : couleur, V5 : direction du
mouvement, V1 et V2 : reconnaissance des formes et
perception fine).
D'autres aires corticales participent à l'élaboration de la
perception visuelle (cortex temporal : "où", et pariétal :
"quoi"...).
Les différentes aires du cortex visuel échangent en
permanence des informations qui permettent une
perception visuelle globale des objets
L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle
(IRMf) du cerveau permet d’observer leur activation
lorsqu’on observe des couleurs, des formes, des
mouvements…
5-Mise en place et évolution du cortex cérébral : la
plasticité cérébrale
Le développement du cortex visuel fonctionnel repose sur
des structures cérébrales présentes à la naissance (innées)
qui sont issues de l’évolution et sur la
plasticité
(malléabilité) cérébrale au cours de l’histoire de chaque
individu.
L’apprentissage repose sur la plasticité cérébrale. Il
nécessite la sollicitation répétée des mêmes circuits
neuroniques.
La reconnaissance d'un mot écrit nécessite une
collaboration entre aires visuelles, mémoire et des
structures liées au langage.
Voir ,pour culture générale, les vidéos sur la plasticité cérébrale
• http://www.encyclovideo.net/rechercher-desdocumentaires-sur-le-cerveau.html
Pour info à comprendre mais pas à connaitre par cœur
(La vision et le langage sont impliqués dans
l'apprentissage de la lecture à voix haute.
La lecture se décompose en un certain nombre de
tâches réalisées par des aires spécialisées du cortex
cérébral :
- la vision des caractères : aires visuelles,
- la reconnaissance des mots écrits : aire de
reconnaissance visuelle des mots localisé en général
dans l'hémisphère gauche,
- la reconnaissance lexicale des mots : région
temporale moyenne gauche et Aire de Wernicke,
- l'attention et la lecture sérielle,
- la prononciation et l'articulation des mots : Aires du
langage dont Aire de Broca,...)
Pour cette partie qui vient d’être traitée
BO compétences exigibles (ce que vous devez savoir faire- ce
que l’on va vous demander de suivre comme démarche):
Expliquer à partir de résultats d’exploration fonctionnelle du
cerveau ou d’étude de cas cliniques, la notion de
spécialisation fonctionnelle des aires visuelles.
Établir les relations entre coopération des aires cérébrales,
plasticité des connexions et activité de lecture.
BO (le minimum que vous devez connaitre , et comprendre…)
pour la partie qui va suivre:
La transmission synaptique
La perception repose sur la transmission nerveux, de nature
électrique, entre neurones, niveau de synapses, par
l’intermédiaire chimiques : les neurotransmetteurs.
6- LA TRANSMISSION SYNAPTIQUE
La perception repose sur la transmission de messages
nerveux, de nature électrique, entre neurones, au niveau de
synapses, par l’intermédiaire de substances chimiques : les
neurotransmetteurs.
Les messages nerveux sont de nature électrique (bioelectrique) et se propagent sur la membrane des neurones au
niveau du corps cellulaire et de l'axone (ou fibre nerveuse).
Entre deux neurones, au niveau des synapses, le message
électrique change de nature : il devient chimique.
La terminaison présynaptique possède de nombreuses
vésicules contenant des substances chimiques, appelées
neurotransmetteurs.
L’arrivée d'un message entraîne la libération des
neurotransmetteurs dans l’espace synaptique. Ces
messagers chimiques vont se fixer à des récepteurs
spécifiques situés sur la membrane du neurone
postsynaptique.
Cette fixation “neurotransmetteur/récepteur” génère un
nouveau message électrique postsynaptique. Le message
se transmet donc dans un seul sens.
Certaines substances et drogues miment les
neurotransmetteurs et perturbent le fonctionnement des
synapses, et donc de la vision.
Pour cette partie qui vient d’être traitée
BO compétences exigibles (ce que vous devez savoir faire- ce
que l’on va vous demander de suivre comme démarche):
Mettre en évidence la nature chimique de la transmission du
message nerveux entre deux neurones par la mise en
relation de documents, dont des électronographies (C'est un
procédé permettant d'enregistrer des images obtenues avec un
microscope électronique).
BO (le minimum que vous devez connaitre , et comprendre…)
pour la partie qui va suivre:
Les perturbations chimiques de la perception:
Certaines substances hallucinogènes perturbent la perception
visuelle. Leur action est due à la similitude leur structure
moléculaire avec celle de certains neurotransmetteurs du
cerveau auxquels elles se substituent.
Leur consommation entraîne des troubles du fonctionnement
général de l’organisme, une forte accoutumance ainsi que
des « flash-back » imprévisibles.
7- LES PERTURBATIONS CHIMIQUES DE LA PERCEPTION
Certaines substances hallucinogènes perturbent la perception
visuelle. Leur action est due à la similitude de leur structure
moléculaire avec celle de certains neurotransmetteurs du
cerveau auxquels elles se substituent.
Entre deux neurones, au niveau des synapses, le message
nerveux est de nature chimique : les neurotransmetteurs.
Ces substances exogènes (drogues)
miment les neurotransmetteurs en se
fixant sur les récepteurs synaptiques. Ils
perturbent le fonctionnement des
synapses, et donc de la vision.
Par exemple, le LSD (Acide Lysergique
Diéthylamide) est une drogue
hallucinogène dont la structure
moléculaire est proche de la sérotonine,
un neurotransmetteur endogène des
aires visuelles.
Leur
consommation
entraîne des
troubles du
fonctionnement
général de
l’organisme, une
forte
accoutumance
ainsi que des «
flash-back »
imprévisibles.
BO (le minimum que vous devez connaitre , et comprendre…)
pour la partie qui va suivre:
Expliquer le mode d’action de substances hallucinogènes (ex.
: LSD ou « acide », mais d’autres sont possibles) par la
similitude de leur structure moléculaire avec celle de certains
neurotransmetteurs du cerveau auxquels elles se substituent.
Expliquer l'action d'une drogue dans la perturbation de la
communication nerveuse qu'elle induit et les dangers de sa
consommation tant d’un point de vue individuel que sociétal.