La représentation visuelle du monde

La représentation visuelle du monde
Introduction :
Stimulus visuel → récepteur sensoriel (œil) → nerf optique → centre nerveux → nerf moteur → organe effecteur (muscle) → réponse
message nerveux visuel
message nerveux moteur
Notre organisme est en relation avec le milieu extérieur par l’intermédiaire des organes sensoriels qui
contiennent des cellules spécialisées dans la réception d’un certain type de stimulus.
Les récepteurs sensoriels qui reçoivent les stimuli élaborent un message nerveux lui-même conduit
par les nerfs jusqu'aux centres nerveux.
Les principaux sens sont : vision, audition, olfaction, gustation et toucher.
Remarque : la majorité de l’information venant du monde extérieur passe par l’œil.
Comment l'œil nous permet-il de percevoir notre environnement ?
1 L’œil : système optique de la formation des images.
Quelles sont les structures permettant la réception des stimuli lumineux ?
Quelles sont les caractéristiques de ce système optique ?
TP1 : Système optique et formation des images.
1.1 L’œil est un récepteur sensoriel complexe.
Remarque : l’œil est protégé par deux paupières ciliées.
L'œil est formé de trois enveloppes emboîtées :
•
la sclérotique la plus externe et la plus épaisse,
de couleur blanche,
•
la
choroïde
tapisse
intérieurement
la
sclérotique, sauf au niveau de la cornée, l’iris étant
sa partie antérieure, avec en son centre la pupille,
•
la rétine est un tissu nerveux qui se prolonge
par le nerf optique.
Les cavités de l'œil contiennent des milieux
transparents, ce qui rend possible la formation d’images
sur la rétine.
Ces milieux transparents sont :
•
la cornée,
•
l’humeur aqueuse,
•
le cristallin en arrière de la pupille qui est capable de se déformer.
•
l’humeur vitrée.
1.2 Les images se forment sur la rétine.
Les rayons lumineux traversent les milieux transparents de l’œil, jusqu’à la rétine, où se forme une
image inversée et plus petite de l’objet, au niveau de la fovéa. La lumière pénètre par la pupille dont le
diamètre est contrôlé par l’iris à la manière d’un diaphragme. Ce système permet de contrôler la
quantité de lumière entrante. Le cristallin déformable permet la mise au point ou accommodation.
1.3 Conclusion.
L'œil est limité par trois enveloppes emboîtées : la sclérotique, la choroïde, et la rétine qui
se prolonge par le nerf optique.
Il comprend des milieux transparents (cornée, humeur vitrée, cristallin, humeur aqueuse)
qui rendent possible la formation d'images sur la rétine.
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Comment la rétine génère-t-elle des messages nerveux visuels ?
2 La rétine : les photorécepteurs rétiniens génèrent des
messages sensoriels.
2.1 La structure des photorécepteurs rétiniens.
TP2 : Structure de la rétine.
La rétine est formée d’un ensemble de cellules nerveuses. C’est une fine enveloppe de trois couches
de neurones :
•
couche des photorécepteurs de deux types : les cônes et les bâtonnets,
•
couche des neurones bipolaires,
•
couche des neurones ganglionnaires dont les prolongements forment le nerf optique.
Les photorécepteurs sont des neurones très courts avec un segment externe contenant des pigments
photosensibles.
Ce segment externe est cylindrique chez les bâtonnets et conique chez les cônes.
Les cônes et les bâtonnets ont une répartition variable :
•
les bâtonnets sont plus nombreux dans la région périphérique de la rétine,
•
les cônes sont plus nombreux au niveau de la fovéa.
Au niveau de la fovéa on ne trouve que des cônes, l’acuité visuelle y est maximale. En revanche, les
photorécepteurs sont absents au niveau du point aveugle qui correspond au départ du nerf optique (cette
zone n'est donc pas perçue !).
L'image perçue par la rétine est donc une image incomplète, inversée et binoculaire.
2.2 Fonction des photorécepteurs rétiniens.
TP3 : Fonctionnement de la rétine.
2.2.1 La stimulation des photorécepteurs rétiniens.
Les bâtonnets sont des photorécepteurs qui fonctionnent à faible éclairement mais ne permettant pas
la vision des couleurs.
La rétine humaine possède trois types de cônes présentant chacun un maximum de sensibilité pour
une longueur d’onde donnée : le rouge, le vert et le bleu.
Ils participent à la vision des couleurs mais sont beaucoup moins sensibles à la lumière que les
bâtonnets.
Bâtonnets
Cônes
Position
Périphérique
Centrale
Couleurs
Niveaux de gris
Couleurs
Nocturne
Diurne
Type de vision
Remarque : Les cônes se distinguent par le pigment qu’ils renferment. En effet, les individus atteints
de daltonisme ne possèdent pas un des pigments des cônes. Certaines couleurs (comme le rouge) ne sont
donc pas perçues.
2.2.2 La persistance des images rétiniennes.
Une succession rapide d’images fixes est perçue comme continue. La raison est que les pigments n’ont
pas le temps de se régénérer entre deux images. Ce principe de persistance rétinienne est à la base du
cinéma.
2.2.3 Conclusion.
Les yeux permettent la formation d' images sur la rétine qui est formée de cellules nerveuses
spécialisées dans la réception des signaux lumineux : les photorécepteurs.
Il existe deux grands types de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. Chacun de ces
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récepteurs ont des propriétés et des rôles différents. La représentation visuelle du monde est
dépendante de la diversité et des propriétés des photorécepteurs rétiniens.
Comment le cerveau produit-il une image à partir du message nerveux visuel transmis par le nerf
optique ?
2.3 Les voies visuelles.
Rappel : L’absorption des photons par les pigments rétiniens des cônes et des bâtonnets est à l’origine
d’un message nerveux sensoriel propagé par les fibres du nerf optique.
TP4 : L'acheminement du message nerveux visuel vers le cortex visuel.
2.3.1 Le nerf optique transmet le message nerveux visuel.
Le message nerveux visuel est transmis par les deux nerfs optiques
qui se croisent au niveau du chiasma optique à la base du cerveau.
Au niveau de ce croisement, les fibres nerveuses issues de la moitié
nasale de chaque rétine se dirigent vers l’hémisphère cérébral opposé
tandis que les fibres issues de la moitié temporale restent de leur
côté. Les voies visuelles se terminent dans la zone occipitale, à
l’arrière du cerveau.
Avant d'arriver au cortex visuel, les fibres du nerf optique arrivent
à un relais cérébral au niveau du thalamus : il s’agit d’un relais
synaptique.
Ainsi, le cortex visuel gauche perçoit le champ visuel droit, et le
cortex visuel droit perçoit le champ visuel gauche.
2.3.2 La transmission synaptique.
La synapse est une zone de contact entre les
extrémités de deux neurones entre lesquels subsiste
un espace.
La communication au niveau du relais synaptique se
fait par des neurotransmetteurs (message chimique)
libérés par les neurones pré-synaptiques. Ces
neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs des
neurones post-synaptiques et transmettent ainsi le
message visuel.
Des substance chimique (comme le LSD) peuvent
perturber la transmission synaptique en se fixant sur
les récepteurs post synaptiques.
2.3.3 Conclusion.
Les messages nerveux véhiculés par les fibres du nerf optique aboutissent à un relais
cérébral connecté aux aires du cortex visuel occipital.
Les fibres du nerf optique communiquent avec le relais cérébral au niveau des synapses par
un message chimique. Toute perturbation du fonctionnement des synapses sous l'action de
substances chimiques a des conséquences sur le fonctionnement des neurones.
Comment le message nerveux visuel est-il compris ?
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3 Le cerveau : un exemple d'intégration des signaux.
TP5 : Fonctionnement du cortex visuel.
3.1 L'intégration du message nerveux par le cerveau.
Le cortex visuel comporte plusieurs aires qui répondent de façon spécifique à des aspects
différents du stimulus visuel (couleur, direction du mouvement, reconnaissance des formes).
D'autres aires corticales participent à l'élaboration de la perception visuelle (cortex
temporal, pariétal...).
Les différentes aires du cortex visuel échangent en permanence des informations qui
permettent une perception visuelle globale des objets.
3.2 Le déterminisme génétique et la plasticité cérébrale.
L'organisation générale du cortex visuel est la même pour tous (déterminisme génétique).
Les apprentissages et les expériences acquises sont à l'origine d'une organisation différente
des réseaux de neurones corticaux (cortex cérébral). Aucun cerveau ne voit donc le monde
exactement comme un autre (plasticité cérébrale).
3.3 Conclusion.
La représentation visuelle de notre environnement dépend du fonctionnement de notre
cerveau.
L'organisation générale du cortex visuel est la même pour tous car elle est déterminée
génétiquement. En revanche, les neurones du cortex visuel ont une organisation variable d’un
individu à un autre.
En effet, ce sont les apprentissages et les expériences acquises qui sont à l’origine de ces
différences.
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