16/10/2015 GOBBI Amandine L3 CR : Julie Chapon SNP Pr

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SYSTÈME NEUROSENSORIEL ET PSYCHIATRIE – Bases neurologiques de la vision, physiologie de la vision
16/10/2015
GOBBI Amandine L3
CR : Julie Chapon
SNP
Pr A. TREBUCHON-DA FONSECA
20 pages
Bases neurologiques de la vision, physiologie de la vision
Plan :
A. Rappels sur les signaux visuels et la lumière
B. L'œil
I. Anatomie de l'œil
II. Formation de l'image sur la rétine
III.
La rétine
C. Transfert à travers les voies optiques centrales (voie rétino-géniculo-corticale)
I. Anatomie
II. Organisation des voies optiques, notion de champ visuel
III.
Corps genouillé latéral du thalamus
D. Traitement de l'information corticale
I. Cortex visuel primaire
II. Cortex visuel associatif
A. Rappels sur les signaux visuels et la lumière
Les stimulus visuels sont des ondes électromagnétiques dont les longueurs d'ondes sont comprises entre 400
nm (violet) à 700 nm (rouge). Le spectre visible pour l'homme va donc du violet au rouge.
L'homme est capable de distinguer environ 200 nuances de couleurs. Ces nuances de couleurs dépendent du
niveau d'éclairement.
Une phrase connue est que « la nuit tous les chats sont gris ». En effet lorsque l'on se trouve dans la pénombre,
la vision des couleurs est quasi absente, voire nulle.
Ainsi pour pouvoir voir le spectre des couleurs il est nécessaire d'avoir un éclairement suffisant.
Analyse de l'image :
On observe des taches noires et blanches sur une
image : un dalmatien apparaît au premier coup d'œil
pour certain alors que pour d'autres le fait d'évoquer la
présence du dalmatien permet de le découvrir et de le
situer sur l'image alors que ce n'était pas du tout le cas
au premier abord : c'est l'effet Topdown ! Il s'agit de la
combinaison de l'information visuelle à différents
niveaux associée au savoir interne (Le dalmatien → il y
a du noir + du blanc → Je le vois!).
Cet effet est plus ou moins présent chez les individus.
Nos perceptions sont ainsi dépendantes de notre savoir
et une personne qui n'a jamais vu de dalmatien
auparavant ne peut pas le voir sur cette image.
CR : pour ceux qui ne le voient pas, le dalmatien se
trouve sur la droite de l'image, de biais tête baissée.
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Autre exemple :
On observe une illusion de 2 triangles par les 3 pacs man (un avec le trait noir et
un autre non dessiné mais que l'on peut deviner).
Ces 3 pacs-man sont orientés et pour pouvoir voir le triangle blanc (qui n'existe
pas en réalité) notre cerveau synchronise certaines parties de l'information visuelle
pour arriver à le voir.
Les messages lumineux transmis par la rétine passent ensuite par un relais au
niveau du thalamus pour au final rejoindre le cortex cérébral afin être traités, c'est ce qui va nous permettre
d'avoir une vision consciente permettant d'identifier et de localiser les objets.
B. L'œil
L'œil permet de transformer la lumière (onde électromagnétique) en un message nerveux (potentiel d'action,
PA) au niveau de la rétine, c'est la phototransduction.
I. Rappel : anatomie de l'œil
Avant d'arriver sur la rétine, la lumière passe par la cornée, le cristallin pour ensuite se focaliser sur un point
précis de la rétine au niveau du fond du globe oculaire là où sont concentrés l'ensemble des photorécepteurs et
le départ du nerf optique.
La cornée est une lentille convergente (puissance de réfraction de 42 dioptries) qui permet la focalisation de
l'image sur la rétine.
II. Formation de l'image sur la rétine
Trois éléments permettent la formation d'une image sur la rétine :
1) La cornée est une lentille convergente avec une puissance de réfraction de 42 dioptries permettant la
focalisation de l'image sur la rétine. Si la convexité cornéenne est anormale, l'image se formera soit en
avant (myopie) soit en arrière (hypermétropie) de la rétine.
2) L'iris va permettre une adaptation continue aux différentes intensités de lumière. Il est situé entre la
cornée et le cristallin et est un muscle lisse composé de deux types de fibres :
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- Lors d'une lumière ambiante sombre on observe une
dilatation de la pupille grâce aux fibres radiaires → on
parle de mydriase.
- En présence d'une forte luminosité, on observe un
contraction de la pupille grâce aux fibres circulaires →
on parle de myosis.
Si l'on est trop ébloui l'information se perd, et on a du mal à l'apprécier.
Les muscles de l'iris sont contrôlés par le système nerveux végétatif, non contrôlé de manière
consciente: le système orthosympathique assure la mydriase alors que le parasympathique permet le
myosis.
3) Le cristallin en ajoutant 12 dioptries, va permettre l'adaptation de l'image des objets proches (rôle dans
la vision de près). Il s'agit également d'une lentille convergente et à la différence de la cornée c'est un
système dynamique. Il y a un système de modification de courbure du cristallin grâce aux muscles
ciliaires : l’accommodation.
→ Lors de la presbytie la perte de plasticité du cristallin nécessite un besoin d'accommodation externe
avec une paire de lunettes pour voir de près. CR : la cataracte correspond à une opacification du
cristallin.
III.
La rétine
La rétine est un tissu organisé qui permet de transformer la lumière en PA.
a. Anatomie de la rétine
Elle possède une organisation laminaire en 3 couches de cellules :
• Partie proximale (la + proche de la lumière) : cellules ganglionnaires. Les prolongements axonaux des
cellules ganglionnaires donnent le nerf optique.
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•
•
Partie moyenne : cellules bipolaires
Partie distale (partie externe de la rétine): cellules réceptrices, avec une couche de photorécepteurs (2
types de récepteurs : les cônes et les bâtonnets).
Ainsi avant d'atteindre la partie distale avec la présence des photorécepteurs la lumière traverse des couches
cellulaires qui ne vont pas contribuer à sa perception.
Les photorécepteurs ne sont pas répartis de manière égale sur toute la rétine.
Expérience : Lorsqu'on fixe un point précis (croix sur le tableau) dans une salle on a du mal à décrire les
caractéristiques de l'objet qui se situe sur le coté de notre champs visuel (couleur des bornes de sortie par
exemple). On teste ainsi notre vision centrale versus notre vision périphérique. La vision centrale est une vision
colorée, précise contrairement à la vision périphérique qui est plus une vision du mouvement et où la vision
colorée est beaucoup moins précise. Ce phénomène est du à la concentration quasi-nulle en cône au niveau de
la périphérie de la rétine.
On a donc un système hyper puissant et adapté d'orientation de la tête et des yeux, très connecté à la voie
visuelle, pour compenser ce phénomène et avoir une vision optimale.
La macula lutea, (tache jaune) = zone de la rétine caractérisée par une concentration maximale de cônes.
Située au fond de l'œil, dans l’axe de la pupille, la macula a un diamètre d’environ 2 mm.
La macula contient en son centre une petite dépression, la fovéa: entièrement composée de cônes serrés les uns
contre les autres, celle-ci est la zone d’acuité maximale de l'œil, c’est-à-dire celle qui donne la vision la plus
précise en éclairage diurne.
b. Les photorécepteurs
Il existe 2 types de photorécepteurs :
– les récepteurs cônes de forme cylindrique (à droite sur le schéma)
– et les récepteurs bâtonnets de forme plus rectangulaire (à gauche
sur le schéma)
Ces 2 types de cellules ne différent dans leur structure que par leur partie
terminale (partie externe) et se compose de 4 parties :
1) La partie externe avec les photorécepteurs présents dans la partie
externe de la rétine, ces derniers se composent d'un empilement de
disques (photopigments).
2) Le segment interne (contient le corps cellulaire et la terminaison
synaptique)
3) Le corps cellulaire
4) Et la terminaison synaptique permettant la libération de
neuromédiateur vers les cellules bipolaires.
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Les cônes sont surtout présents dans la partie centrale de la rétine au niveau d'une petite dépression appelé la
fovéa (centre de la tache jaune ou de la macula), tandis que l'on retrouve les bâtonnets plus dans la partie
latérale.
La proportion de cônes et de bâtonnets n'est pas identique. On a beaucoup plus de bâtonnets, 120 millions
contre 6 millions de cônes. Surtout retenir que l'on a 20 fois plus de bâtonnets, ce qui est énorme !!!
Les bâtonnets permettent la vision du contraste fin, de la luminosité, et du mouvement. Ils sont responsables de
la vision scotopique (ou vision de nuit) avec une forte sensibilité aux changements d'intensité lumineuse
(1000 fois plus sensible à la lumière que les cônes) et une faible vision des couleurs (la nuit on a du mal à
différencier les couleurs).
Les cônes sont responsable de la vision photopique (ou vision de jour).
Représentation des cônes et des bâtonnets sous la forme de leur perception des longueurs d'ondes
Les cônes ont la particularité d'avoir une réaction particulière à certaines longueurs d'ondes. Il existe trois types
de cônes avec des pigments différents, spécialisés dans la vision des couleurs sensibles à trois grand types de
longueurs d’onde (courte moyenne ou longue).
Représentation de la répartition spatiale des photorécepteurs sur la rétine :
Dans la partie centrale de la rétine on retrouve le
maximum de cônes et dans la partie latérale on
retrouve une proportion de bâtonnets importante
qui va décroitre au fur à mesure que l'on va aller
sur la périphérie de la rétine.
La vision précise est permise par l'oculomotricité et
par l'ensemble du système de la vision (cristallin,
cornée) qui va nous permettre de focaliser l'objet à
observer sur une petite partie de la rétine où se
concentrent les cônes. Les bâtonnets permettent
quant à eux d'élargir notre vision.
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c. La phototransduction
La phototransduction est la transduction de l'énergie lumineuse (électromagnétique) en variations de
potentiels de membrane au niveau des photorécepteurs.
Attention à l'étage des photorécepteurs il n'y a pas de potentiel d'action (PA), on aura seulement des variations
de potentiel de membrane entre une hyperpolarisation et une dépolarisation ! La décharge d'un potentiel
d'action arrivera dans un second temps au niveau des cellules ganglionnaires.
Exemple de la phototransduction au niveau des disques des bâtonnets :
Sur la surface membranaire des disques des bâtonnets on retrouve des photopigments, chaque photopigment
correspondant à une protéine opsine couplée au rétinène (dérivé de la vitamine A).
Le rétinène existe sous deux formes : la forme cis inactive et la forme trans active (NB : rétinène = rétinal).
C'est cette modification stéréochimique qui va permettre la cascade d'évènements pour arriver à la
phototransduction.
La combinaison de l'opsine et du 11-cis rétinal forme la rhodopsine. Cette molécule permet au photorécepteur
de traiter l'information.
Principe général :
1) Le photon lumineux est capté par le
complexe de la rhodopsine. Le
rétinène passe alors de la forme cis à
la forme trans. Il y a donc une
modification des sites de liaison de
la rhodopsine, les isomères trans ne
s’adaptent plus au site de liaison, ce
qui active elle-même une protéine
G : la transducine.
2) La transducine stimule une
phosphodiestérase (PDE).
3) La PDE hydrolyse le GMPc en
GMP. La concentration en GMPc au
sein de la cellule diminue.
4) A la surface du photorécepteur, il y a des canaux sodiques GMPc-dépendants (Taux de GMPc élévé
→ canaux ouverts. Taux de GMPc bas → canaux fermés).
Donc lorsque le taux de GMPc diminue, les canaux Na+ du segment externe se ferment → entraînant
une hyperpolarisation.
=> La lumière permet la fermeture des canaux sodiques et l'hyperpolarisation de la cellule !!
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A l'obscurité
Dans le segment externe du photorécepteur, les canaux Na+ sont ouverts et il y a un flux entrant de sodium
Na+ permanent grâce à une forte concentration de GMPc. Ceci entraine une dépolarisation partielle
permettant à la cellule de garder un potentiel de membrane stable aux alentours de -40mV.
Dans cet état de dépolarisation partielle, le segment interne du photorécepteur laisse fuir le potassium hors de la
cellule par les canaux potassiques.
=> Le flux constant de Na+ entrant vers le segment externe est compensé par un flux de K+ sortant du segment
interne, ces deux mouvements ioniques établissent un courant circulaire appelé courant d’obscurité.
A la lumière
Les canaux Na+ se ferment et la diminution du flux entrant de Na+ provoque une hyperpolarisation, car le
K+ continue à sortir du segment interne. Bien que le potentiel de membrane n’atteigne jamais le potentiel
d’équilibre du K+ (-80 mV), l’éclairement permet d’atteindre une hyperpolarisation à – 65 mV.
=> C’est donc à l’obscurité que les photorécepteurs libèrent le plus de neurotransmetteur.
Expérience :
On applique un flash lumineux au temps t=0. On
observe ensuite les potentiels de membranes de
la cellule. Pour un flash lumineux de faible
amplitude on va avoir une hyperpolarisation
faible. Au plus le flash lumineux possède une
énergie importante au plus on retrouve un
potentiel de membrane qui va s'hyperpolariser
pour atteindre les -65 mV. Cette hyperpolarisation diminue avec le temps une fois que
le flash lumineux à disparu pour retourner à la
ligne de base en 600 ms.
d. Notion de champs récepteurs pour les contrastes
Tout ce que l'on voit, on le voit par contraste.
➔ Cette image représente une illusion d'optique liée au
contraste rétinien au niveau du champ récepteur. Sur
cette image on a l'impression que du coté blanc, le cercle
gris est plus foncé, mais en réalité il est de la même
couleur. La perception du contraste est ainsi lié à la
situation : ici notre perception diffère en fonction de la
couleur du fond noire ou blanche.
Autres exemples :
– Dans les blocs opératoires, les tenues de bloc et les
champs opératoires sont verts ou bleus car c'est dans cet
environnement que l'on voit mieux ce qui se passe dans le
rouge, grâce aux contrastes entre le Rouge/Bleu/Vert au
niveau des cônes.
– Les taxis jaunes et noirs : ces couleurs permettent un
meilleur contraste dans la circulation afin de limiter le
nombre d'accident.
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Pour coder le contraste il existe une organisation par champs récepteurs : chaque cellule ganglionnaire répond
à une petite partie des photorécepteurs de la rétine.
L'ensemble des photorécepteurs qui ont une influence sur une cellule ganglionnaire forme le champ récepteur
de cette dernière.
La cellule ganglionnaire émet un potentiel d'action en fonction de la réponse de tous les récepteurs du champ.
Il peut y avoir des recouvrements de différents champs-recepteurs :
Ces champs visuels sont concentriques et formés de deux parties centrale et périphérique.
Pour arriver à voir un objet il faut qu'il y ait un certain nombre de bâtonnets stimulés afin d'entrainer un
potentiel de membrane suffisant pour pouvoir déclencher un PA par les cellules ganglionnaires.
Seules les cellules ganglionnaires, dont les axones s'assemblent pour former le nerf optique, émettent des PA.
Les cellules bipolaires répondent aux variations des potentiels de membrane.
Il existe 2 types de champs récepteurs
(symboliquement se sont des petits ronds sur la
rétine):
– Ceux qui répondent ON à la lumière
– Ceux qui répondent OFF à la lumière
Lorsque l'on active que des champs récepteurs ON on
voit ce qu'il se passe sur fond sombre, par contre sur
fond clair on ne voit pas bien ce qu'il se passe.
=> La présence de champs récepteurs ON et OFF
permet d'améliorer la qualité de notre contraste.
Pour une même information (sur le schéma ci-contre,
il s'agit d'une hyperpolarisation au niveau du
photorécepteur) la chaine de traitement de
l'information par des cellules bipolaires différentes va
entrainer une réponse différente au niveau des cellules
ganglionnaires. Il existe ainsi une complexité au sein
même d'une unité.
Il existe deux types de cellules bipolaires et
ganglionnaires : ON et OFF. Cet attribut se réfère
aux réponses de ces cellules à l’arrêt ou à
l’application d'une stimulation lumineuse.
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Voie concernant les cellules ON (voie de droite sur le schéma) :
Si on envoie de la lumière sur un cône, il y a fermeture des
canaux sodiques et hyperpolarisation.
Cette hyperpolarisation se transmet à la cellule bipolaire ON
qui elle, par la diminution de libération de neurotransmetteur
(glutamate), va se dépolariser.
La dépolarisation de la cellule bipolaire va générer au sein de la
cellule ganglionnaire un potentiel d'action à la lumière,
transmis au nerf optique.
Voie concernant les cellules OFF (voie de gauche sur le
schéma) :
La même hyperpolarisation au niveau d'un cône sur une autre
cellule bipolaire OFF va entrainer une hyperpolarisation de ces
cellules bipolaires entrainant un arrêt des PA au niveau des
cellules ganglionnaires.
BILAN : Les cellules bipolaires peuvent être de type ON ou OFF en fonction de leur réponse à la lumière.
Elles conditionnent la réponse des cellules ganglionnaires ON et OFF qui créent le PA. Pour une même quantité
de neurotransmetteur glutamate on peut avoir des réponses totalement différentes. CR : le neuromédiateur
(glutamate) est le même dans des cellules ON et OFF.
Dans les années 50, Kuffler a réussi à enregistrer avec des micro-électrodes l'activité des cellules
ganglionnaires chez le chat en fonction de leur exposition à la lumière.
Dans une cellule ganglionnaire ON, il y a des potentiels d'action lorsque la lumière arrive. Dans une cellule
ganglionnaire OFF, les potentiels d'action apparaissent lors de l'arrêt de la lumière.
➔ Chaque « + » ou « - » sur les
schémas représente UN
photorécepteur. Tous ces
photorécepteurs sont captés
par UNE cellule
ganglionnaire car il y a une
sommation : la cellule
ganglionnaire récupère
l'information de plusieurs
photorécepteurs. Cette cellule
ganglionnaire gère tous les
contrastes au niveau du
champ récepteur.
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C'est le centre du champ récepteur qui va déterminer si la cellule est ON ou OFF. Il y a donc des cellules
ganglionnaires et bipolaires à centre ON et d'autres à centre OFF. La périphérie module l'activité des cellules
ganglionnaires par le biais des cellules horizontales.
Au niveau des cellules ganglionnaires à centre ON on s’intéresse au centre ON du champ récepteur:
– Quand le faisceau lumineux est dirigé vers le centre ON (A), les PA se déclenchent pendant la
présence du stimulus, puis s'arrêtent en l'absence de stimulus.
– Quand le faisceau lumineux est dirigé uniquement sur le pourtour du champs récepteur (B), il n'y a
pas de PA car on active seulement la périphérie du champs.
– Quand le signal lumineux est envoyé à la fois dans le pourtour et au centre (D), la fréquence de
décharge est moindre car la cellule va intégrer l'information par le biais des cellules horizontales. Le PA
ne tient donc pas uniquement compte de ce qui se passe au centre. Donc le PA sera moins soutenu que si
la lumière était uniquement au centre. Il y a une forme d’inhibition via les champs récepteurs OFF qui
entourent le champ récepteur ON.
→ C'est pourquoi il y a moins de PA lorsque la lumière éclaire la totalité du champ que lorsqu'elle
éclaire que le centre.
C'est la même chose pour les cellules ganglionnaires OFF à l'envers.
Au niveau des cellules ganglionnaires à centre OFF :
Quand le faisceau lumineux éclaire au centre, il n'y a pas de PA.
Quand il éclaire partout, il y a moins de PA que lorsqu'un faisceau lumineux éclaire la périphérie.
→ Ce qu'il faut bien retenir c'est que nous fonctionnons par contraste : on voit tout par rapport à autre
chose et ceci est permis par un double codage à tous les niveaux.
Lorsque l'on retire soit les champs récepteurs ON, soit les champs récepteurs OFF on a un codage beaucoup
moins précis selon les fonds.
Représentation de la fréquence de réponse dans une cellule ganglionnaire à centre ON:
L'éclairage se fait au fur et à mesure sur cette cellule et l'on mesure la fréquence de réponse de la cellule à la
lumière :
– Dans la condition A tout est dans l'obscurité : fréquence de réponse faible. Niveau basal d'activité.
– Dans la condition B, la partie périphérique OFF du champ est éclairée, on a une diminution de la
fréquence de décharge car il y a uniquement la périphérie « négative » qui est mise en jeu.
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– Dans la condition C, il y a autant d’éclairage au centre qu'à la périphérie, la fréquence normale de
réponse est la même que dans l'obscurité car il n'y a aucun contraste. Les PA générés par le centre ON
de la cellule sont totalement inhibés par ce qui se passe en périphérie.
– Dans la condition D, la majeure partie de la périphérie et la totalité du centre est éclairée, on a un
niveau maximal de réponse. Les cellules bipolaires vont modifier leur activité et vont prendre le dessus
par rapport à celles qui sont inactives en périphérie (dans l'obscurité).
– Dans la condition E, tout le champ est éclairé : on constate une diminution de la fréquence de réponse
car par le biais des cellules OFF il y a une diminution des potentiels générés.
=> La vision rétinienne n'est donc qu'une détection de contrastes.
La cellule ganglionnaire récupère l'information à partir de plusieurs photorécepteurs. L'information transmise
est la sommation de contrastes entre le centre et la périphérie de son champ récepteur.
La notion de champ récepteur s’applique aussi aux couleurs.
Le système des champs récepteurs concentriques fait que la vision rétinienne est un processus de détection de
contrastes lumière/couleur/mouvement.
e. Cellules ganglionnaires et nerf optique
Il existe trois types de cellules ganglionnaires en fonction de leur spécialisation :
•
Les grandes cellules type M qui appartiennent au système magno-celullaire reçoivent leurs
informations des bâtonnets. Elles sont impliquées dans la vision à faible éclairement et surtout l’analyse
du déplacement des objets dans l’espace. (astuce : type M → Mouvement)
•
Les petites cellules type P qui appartiennent au système parvo-cellulaire qui reçoivent leurs
informations des cônes de la fovéa et sont impliqués dans l’analyse fine de la forme des objets. (astuce:
type P → Précise)
•
Et les cellules du système conio-cellulaire qui sont impliquées dans la vision des couleurs.
C. Transfert à travers les voies optiques centrales (voie rétino-géniculo-corticale)
I. Anatomie
Les structures qui permettent le traitement de l'information de la rétine jusqu'au cortex sont:
L'œil → nerf optique → thalamus → corps genouillé latéral → tractus optique → cortex
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Les axones des cellules ganglionnaires constituent le nerf optique qui entre dans le crâne par le trou optique.
L’information part dans le nerf optique qui fait un premier relai au niveau du corps genouillé latéral (CGL)
du thalamus. Elle prend ensuite la voie des bandelettes (tractus) optiques pour arriver jusqu’au cortex
occipital qui correspond au cortex visuel primaire.
Il y a un croisement au niveau du chiasma optique qui se trouve au dessus de l'hypophyse.
II. Organisation des voies optiques (de l'œil jusqu'au CGL) et notion de champ visuel
On pourrait penser que toute l’information de l'œil atteint le cortex visuel
primaire de manière complète. En réalité, les projections thalamiques puis
corticales décomposent le champ visuel binoculaire en deux hémichamps
controlatéraux à la stimulation lumineuse : les hémichamps visuels droit et
gauche.
L'hémi-rétine temporale droite et l'hémi-rétine nasale gauche correspondent au
champ visuel gauche. (voie en noir sur le schéma).
La partie interne de la rétine voit ce qu'il se passe en latéral, et la partie externe
voit ce qu'il se passe dans le champ visuel « interne ».
→ On parle de rétine temporale (ou latérale) et nasale (ou médiale) et de
champs nasaux et temporaux.
La rétine temporale voit le champ interne ou nasal. Cette partie du champ
visuel ne décusse pas et reste du même coté.
A l'inverse, la rétine nasale qui voit le champ externe ou temporal, décusse au
niveau du chiasma optique.
Ceci explique certaines anomalies du champ visuel en fonction de la
topographie de la lésion lors d'AVC par exemple.
En fonction de la topographie des lésions (lettres A,B,C,D,E) les effets à l'échelle du champ visuel sont
différents. Les parties en noir représentent ce que l'on ne voit plus.
(A) Dans une situation de névrite optique où le nerf optique droit est coupé en amont de la séparation des
faisceaux → On constate une cécité monoculaire droite, on ne voit plus d'un côté mais ce n'est pas tout le
champ visuel droit.
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(B) Si l'on coupe le chiasma optique on perd ce que voient les deux rétines nasales, donc on ne voit plus la
périphérie → hémianopsie bi-temporale. Il s'agit un des signes de l'adénome hypophysaire.
(C) Si on coupe après la décussation, donc après le chiasma optique : on a une hémi-rétine latérale qui code
pour un hémichamp interne et de l'autre côté l'hémi-rétine nasale qui a décussé et qui code pour le champ latéral
→ on constate ainsi une amputation de tout ce qui se passe dans notre espace visuel gauche. Il s'agit d'une
hémianopsie-latérale-homonyme, les champs visuels étant coupés du même côté.
Examen clinique : Demander au patient de vous regarder droit dans les yeux. Écarter les bras puis les
rapprocher petit à petit du champ de vision central, tout en demandant au patient à quel moment il voit vos
doigts. S'il a une hémianopsie bitemporale, il va voir vos doigts quand ils seront très rapprochés, dans son axe
de vision central, car il ne voit pas en périphérie.
(D) Si on coupe au niveau des radiations optiques entre le CGL et le cortex : il y a une amputation du champ
visuel en quadrant haut ou bas→ quadranopsie inférieure ou supérieure, selon si les radiations optiques sont
coupées ou pas.
Avant même d'avoir une vision consciente on a une information qui arrive dans une structure sous corticale
(colliculus supérieurs) permettant l'orientation de la tête et des yeux avant traitement des informations par le
cortex. CR : il y a une connexion avec le mésencéphale qui permet l'occulomotricité.
III.
Corps genouillé latéral du thalamus
C'est une petite partie du thalamus située à sa partie dorsale.
Les axones des cellules ganglionnaires vont coder pour deux types d'informations. On distingue donc dans le
CGL deux systèmes :
–Système M : cellules Magno-cellulaire (bâtonnets : mouvement) M → Mouvement !!
–Système P : cellules Parvo-cellulaire (cônes : détail, contour, finesse) P → Précision !!
C'est une structure composée d'une succession de 6 couches non
superposables de cellules différentes. Les prolongements
axonaux des cellules ganglionnaires font leur premier relais
synaptique au niveau du CGL
L'information des deux yeux est séparée jusqu'à l'arrivée dans le
cortex visuel pour être intégrée. Cette information circule dans des
voies parallèles mais n'est pas encore fusionnée au niveau du
CGL.
L’information de chaque œil reste confinée dans des couches
différentes.
Les couches du CGL:
– 1 et 2 sont les couches magnocellulaires, les plus
ventrales. Elles reçoivent les informations des cellules de
type M qui codent pour le mouvement. Ce n'est que 10%
des cellules ganglionnaires soit 1/3 de ces cellules. Les
champs récepteurs sont peu nombreux et larges.
Pas d'information sur la couleur mais très sensibles aux
contrastes ++ et aux déplacements rapides donc les
réponses sont rapides (50ms) ainsi que la vitesse de
conduction (gros axones).
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– De 3 à 6 sont les couches parvocellulaires, dorsales. Elles reçoivent les afférences de type P qui codent
pour le détail et les couleurs. Elles représentent 2/3 des cellules ganglionnaires.
Les champs récepteurs sont nombreux et petits, les réponses sont retardées (70ms) et la vitesse de
conduction est moins rapide que dans le système M.
Il y a beaucoup de cellules ganglionnaires.
Chaque CGL traite l'information visuelle en provenance de l'hémi-champ controlatéral :
• l'information de l'œil controlatéral projette sur les couches 1, 4 et 6 ;
• l'information de l'œil ipsilatéral projette sur les couches 2, 3 et 5.
(pas très importante, juste retenir l'organisation en couches différentes).
L’organisation de la projection est rétinotopique, les cartes des différentes couches coïncident spatialement.
→ On a donc au niveau du CGL, un traitement de l’information de chaque œil, mais aussi selon le
système magnocellulaire et parvocellulaire.
D. Traitement de l'information corticale
I. Cortex visuel primaire (V1)
a. Anatomie
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Le traitement de l'information corticale se fait au niveau du cortex visuel primaire. L'aire visuelle primaire est
l’aire 17 de Brodmann dans le lobe occipital. Brodmann a réalisé une sorte de cartographie précise
cytoarchitectonique de chaque partie cérébrale (Cf cours d'initiation à la recherche sur l'épilepsie de P2).
Chez l’homme elle se situe à la face interne postérieure des hémisphères, dans les lèvres de la scissure
calcarine (V1 ou cortex strié).
Il existe à ce niveau une large prédominance de la représentation de la fovéa qui représente environ 50% du
cortex visuel primaire (V1).
b. Organisation du cortex visuel primaire
Le cortex visuel primaire possède une organisation laminaire comme l'ensemble du néocortex, en 6 couches,
avec une prédominance de la couche 4 +++ qui reçoit les informations des CGL (la plus importante)
Cette couche 4 se divise elle même 3 sous-parties :
–IVa
–IVb
–IVc subdivisé en :
• IVc alpha
• IVc bêta.
→ L'information visuelle arrive dans la couche IVc en des endroits différents selon si elle est magno- ou
parvo-cellulaire.
c. Projection du CGL
Les projections du CGL arrivent dans la couche IVc !
L’information n’est pas encore binoculaire et arrive en
parallèle par deux canaux différents, magno et parvo.
– Pour les neurones magnocellulaires (mouvements)
elles arrivent sur la couche IVc alpha.
– Pour les neurones parvocellulaires (détails) elle
arrivent sur IVc bêta.
Il y a donc deux représentations rétinotopiques
superposées dans IVc.
Puis les informations de chaque œil commencent
à fusionner dans les couches IVb et III. Le
traitement de l'information binoculaire se fait ainsi
au niveau juste après, par des cellules complexes
qui intègrent l'information des 2 rétines :
– Pour le canal M-IVc alpha, les
informations se projettent sur les cellules
de la couche IVb lors de l’intégration
binoculaire
– Pour le canal P-IVc béta, les informations
se projettent quant à elles sur les cellules
de la couche II et III lors de l’intégration
binoculaire.
La région intermédiaire inter-tache et les tâches
correspondent aux interblops et blops.
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d. Organisation en colonnes
Le cortex primaire est organisé en couches
(horizontales) mais surtout en colonnes
(verticales) fonctionnelles, qui vont permettre
le traitement des informations.
A l'échelle des champs récepteurs on parle de
« petits ronds concentriques ». Au niveau de la
rétine le « rond » devient « bâton » et les
champs récepteur deviennent « rectangulaire »
avec une certaine orientation.
Ainsi au niveau du cortex visuel, les champs
récepteurs ne sont plus ronds mais linéaires.
Ils vont coder pour l'orientation. Il y a alors à
la fois des informations qui proviennent de
chaque œil et à la fois un stimulus provenant
du type d'orientation.
Il y a des colonnes qui codent pour l'œil droit et d'autres pour l'œil gauche : ce sont les colonnes de dominance
oculaire.
Il y a aussi des colonnes qui codent pour une orientation particulière.
Les colonnes permettant d’analyser une partie donnée du champ visuel sont regroupées en hyper-colonnes qui
regroupent l’ensemble des colonnes d’orientation.
Entre ces colonnes, on trouve des « tâches » ou «blobs » qui sont spécialisées dans l’analyse des informations
chromatiques (couleurs). Entre les taches on parle de zone intermédiaire ou interblops.
Au sein de chaque colonne, il y a des neurones sensibles à des stimulus visuels ayant une orientation spécifique
dans l’espace.
e. Physiologie du cortex strié
Expérience de Hubel et Wiesel sur l'orientation du stimulus visuel au niveau du champ récepteur :
Une barre lumineuse est passée dans
un champ récepteur. Quand cette
barre est dans l'orientation du champ
il y a une décharge de PA et une
réponse au niveau des cellules
corticales spécifiques à cette
orientation. Ces cellules vont
assembler ces informations et
décharger quand ce sera dans le bon
sens.
Le codage de l'information est
fonction de l'orientation du stimulus
visuel. Si la barre lumineuse n'est pas
dans le sens du champ récepteur, il
n'y aura pas de réaction.
Elles ont donc une sélectivité d'orientation permettant de voir le détail dans les 3 plans de l'espaces !
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C'est le même principe que le système ON/OFF mais ici on se situe à un niveau d'intégration cortical plus
complexe où l'on code pour l'orientation.
De plus certaines cellules sont également sensibles aux déplacements de l'objet → sensibles à une orientation et
à une direction de mouvement. Cette information arrive au niveau du cortex par les cellules M qui codent pour
le mouvement et l'orientation.
Le canal M est spécialisé dans l’analyse du déplacement des objets. Les canaux P-blops et P-interblops sont
spécialisés respectivement dans l'analyse de la couleur et de la forme des objets.
➔ Synthèse V1 :
Pour la voie M
– Arrivée de l'information en IV c alpha
– Intégration binoculaire en IV b
– Sensible à la direction et à l'orientation
grossière (mouvement)
Pour la voie P
– arrivée de l'information en IV c bêta
– intégration binoculaire en couche III
✔ soit va vers les blobs => sensible à la
couleur
✔ soit va vers les interblobs => sensible aux
détails, à l'orientation fine (analyse de la
forme de l'objet)
II. Cortex visuel associatif
Le cortex visuel associatif sort du lobe occipital pour aller chercher les informations dans le reste du cerveau.
Les autres aires du cortex visuel appartiennent au cortex visuel associatif. Leurs fonctions sont différentes de
celles de V1 : elles traitent l'information venue de V1, avec des sélectivités très particulières.
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On distingue 2 voies parallèles :
VOIE DORSALE (flèche noire du VOIE VENTRALE (flèche du bas
haut + 2 ronds noirs)
en gris + 2 ronds gris)
voie du « WHERE » ou voie de
Voie du « WHAT » pour
perception pour l'action
l'identification de l'objet.
Aires visuelles
Canal principal
Rôle
V2,V3, MT(V5) aire du
V2, V4 (couleur), région
mouvement, pariétal (7b) pour aller basotemporale (TE), arrive dans le
ensuite jusqu'au système moteur.
système du savoir.
On cherche l'objet que l'on voit par
rapport à ce que l'on connait.
Canal M ++
Canal P ++
Localisation de l'objet, appréciation
du mouvement, direction.
Intégration de la couleur et
identification de l'objet
→ traitement du stimuli visuel en
vue d'une action ultérieure (savoir
comment on va pouvoir prendre
l'objet..)
Qu'est ce que cet objet ?
=> Il y a donc un traitement de l’information en parallèle par les voies M et P, de la rétine jusque dans le cortex
visuel. WHERE : région occipitale → région temporale → mouvement ; WHAT : région basotemporale →
identification.
a) Lésions bilatérales du singe
On fait des lésions bilatérales chez un singe (parties noires sur le schéma)
➔
si on lèse la partie ventrale du cerveau (A), il ne sait plus faire la différence entre les 2 objets.
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➔
si on lèse la région dorsale (B), région de la perception pour l'action, le singe peut identifier l'objet mais
ne va pas savoir appréhender cet objet ni le situer de manière correcte dans l'espace. (il ne fait pas la « pince »
correcte pour attraper l'objet), il ne fera pas le bon mouvement pour l'attraper.
b) Voie ventrale : enregistrements unitaires de neurones
On fait des enregistrements unitaires de neurones de la voie ventrale chez le
singe. On voit que le détail est codé de manière assez précise. En réponse à un
visage d'humain ou de singe on a une réponse neuronale marquée avec une
fréquence de décharge importante. Alors qu'un visage sans les yeux ou un
visage vague entraine une réponse neuronale sans véritable fréquence de
décharge.
c) Effet des lésions chez l'Homme (neuropsychologie)
Lésions
Voie dorsale
Troubles visuo-spatiaux
Ataxie optique : : Les sujets ayant des
lésions pariétales bilatérales sont
capables d’identifier les objets mais
présentent des troubles des mouvements
visuo-guidés (saisir un objet..). Action
sur les objets de manière inadaptée.
Ils ont aussi du mal à fixer leur regard sur
les objets.
Troubles de reconnaissance =
AGNOSIE (c'est la perte de
reconnaissance)
Absente
→ Agnosie perceptives
- agnosie des couleurs, rare
- agnosie d'objets
→ Ils ne reconnaitront pas le téléphone
mais si on leur dit « prenez le téléphone
Voie ventrale
Absente
» ils le prendront correctement.
- Prosopagnosie = impossibilité de
reconnaître des visages familiers ou
connus, mais reconnaissance des
personnes à la voix et au contexte.
Les lésions pures de V5 chez l’homme sont exceptionnelles. Un cas a été rapporté par Zihl et al (1983). Il
s’agit du cas d’une femme ayant eu des accidents vasculaires cérébraux touchant la région de V5 de façon
bilatérale. Cette patiente était incapable de percevoir les mouvements sur entrée visuelle (akinetopsie) .
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d) L’intégration visuelle
3 grandes lignes de la perception visuelle consciente de tous les jours :
➔ L'attention sélective
Lorsque l'on achète une voiture, on la voit partout sur la route, alors qu'avant on
ne la voyait jamais, c'est le système d'attention sélective.
Sur l'image ci-dessous, si on regarde le noir, on voit 2 visages de profil, alors que
si on regarde le blanc on voit un vase. Ainsi, de manière globale, lorsque l'on
regarde l'image, on ne perçoit pas ce détail, mais si on attire notre attention
dessus, on le perçoit.
=> c'est le principe de l'attention sélective = théorie du phare attentionnel. On
ne voit pas tout, tout le temps. Le vécu, le ressenti, modifient la perception. On
traite en permanence les informations qui nous semblent les plus pertinentes (ex
du dalmatien)
➔ Synchronisation
Pour pouvoir observer le carré blanc notre cerveau traite les différentes informations et les synchronise. C'est le
traitement visuel des différents éléments de façon synchrone, à l'échelle du réseau.
➔ Effet topdown
On perçoit dans notre champ visuel des informations que l'on a déjà préalablement encodées (cf exemple du
dalmatien au début du cours).
Ce que l'on perçoit dans le monde on le perçoit avec la connaissance que l'on a du monde.
Le diaporama du cours est disponible sur l'ENT, avec les schémas en couleur ! La prof n'a pas pu aborder la
deuxième partie du cours sur les explorations de la vision et des informations supplémentaires sont disponibles
dans le diaporama. La prof est passée assez vite sur la fin du cours.
Bon courage à vous tous pour ce cours et avant tout au comité de relecture !
Et maintenant impose ton style ! PIIIIN-PON PIN-PON PIN place au WEI, forçaaaaa à toute l'équipe du
COMBUSTION!!!! <3
CR : bravo à la ronéotypeuse pour ce cours pas évident (un des plus compliqués du module d'après la prof) ; et
vive le Psycardélique :) Peace & love sur vous !
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