; De l'œil au cerveau

I. L'œil : organe spécialisé photosensible.

@ Le logiciel "l'œil".
@ Les mini-logiciels des TP.

1. Le cristallin : lentille vivante.

pages 292, 293 du manuel

Organe central de l'accomodation : assure la convergence sur la rétine par ses déformations modifiant son pouvoir de réfraction (muscles ciliaires).


Accomodation correcte.

Des anomalies de l'accommodation : dues à des anomalies de forme de l'oeil ou acquises avec le vieillissement par perte de souplesse du cristallin.


Myopie.

hypermétropie.

Un tissu vivant transparent :

La cataracte : opacification du cristallin

@ Un article de La Recherche.

2. La rétine : tissu photosensible.

2.1. Un tissu nerveux.

Pages 294 et 295 du manuel

Un tissu nerveux : trois couches de neurones.


CT schématique de rétine.

Trajets de la lumière et du message nerveux.

La couche la plus profonde : les cellules photoréceptrices , cônes et bâtonnets.

Un couche intermédiaire : les neurones bipolaires assurant la transmission du message nerveux.

La couche en contact avec l'humeur vitrée : Les cellules ganglionnaires dont les fibres forment le nerf optique.

2.2. Une répartition inégale des cellules photoréceptrices.


Répartition des cellules photoréceptrices sur la rétine.

La fovéa : elle a la plus forte densité en cônes.

La rétine périphérique : sa densité en bâtonnets est augmentée ; celle des cônes diminue.

Le point aveugle : absence de cellules photoréceptrices puisque c'est la conjonction des fibres nerveuses formant le nerf optique.

@ Première approche de la fonction des cônes et bâtonnets.

La rétine centrale : assure la vision des couleurs quand l'intensité lumineuse est forte.

La rétine périphérique : assure la vision crépusculaire grâce à sa richesse en bâtonnets.

En synthèse :

Des milieux transparents, dont le cristallin, pour que la lumière arrive sur la rétine, avec accommodation pour former une image nette.

Un tissu photosensible, de nature nerveuse, où deux types de cellules photoréceptrices sont identifiables.

les bâtonnets sont stimulés par les variation d'intensité lumineuse.

Les cônes sont stimulés par les radiations colorées.

II. Les photorécepteurs : cellules spécialisées et produits de l'évolution.

1. Une absorption de la lumière.

@ L'absorption par les cônes et batonnets.

2. Voir en couleurs.

Trois types de cônes : ils sont sensibles et donc excités par des longueurs d'ondes différentes.


absorption des cônes en fonction de λ.

La trichromatie : découle de la perception des 3 couleurs primaires, bleu, rouge et vert.

Trois opsines : 3 pigments protéiques photosensibles différents, chacun présent dans un type de cône (S, bleu ; M, vert et L, rouge).

Le daltonisme : des anomalies de la vision de certaines couleurs qui découlent d'anomalies des opsines.

En synthèse :

La vision résulte d'une perception de l'intensité lumineuse et de ses variations par les bâtonnets.

La vision trichromatique résulte de la perception des longueurs d'ondes correspondant aux 3 couleurs primaires par les cônes et leurs 3 pigments photosensibles, les opsines.

3. Des produits de l'évolution.

3.1 Une histoire évolutive.

3 gènes codant pour les opsines : ils sont situés sur les chromosomes 7 (opsine S) et X (opsines M et L).

Des gènes homologues : ils présentent de grandes similitudes dans leurs séquences nucléotidiques (20% au moins). Des mutations indépendantes expliquent les différences des séquences, leur distance moléculaire.


Comparaison des séquences des gènes des opsines.

Une famille multigénique : les 3 gènes proviennent de duplications géniques, mécanisme qui multiplie les gènes.


La duplication à l'origine de la famille des opsines.

Phylogénie des opsines.

Un gène ancestral : il a subi 2 duplications, 1 transposition et des mutations indépendantes.

3.2 Un héritage partagé par les Primates

Un ancêtre commun : il a transmis à tous ses descendants les 2 gènes codant pour les opsines bleue et rouge.

Un ancêtre plus récent : il possédait le troisième gène.

Un degré de parenté : il est illustré par un arbre phylogénétique construit d'après le nombre de gènes et la matrice des distances entre les 3.


Phylogénie des Primates.
En synthèse :

Les 3 types de cônes et les 3 opsines qu'ils synthétisent résultent de mécanismes évolutifs.
Les 3 gènes codant pour ces protéines photosensibles forment une famille multigénique issue du mécanisme de duplication. Le nombre et les séquences comparées de ces gènes permettent de proposer une phylogénie des Primates montrant le degré de parenté entre les espèces.

III. Aires visuelles et plasticité cérébrale.

1. De l'oeil au cerveau.

1.1 Les voies visuelles.

Des fibres qui croisent : celles de l'hémirétine nasale au niveau du chiasma optique.


Exercice : expériences de sections.

Une conséquence : les 2 yeux projettent des fibres vers les 2 hémisphères cérébraux.

1.2 Les aires cérébrales de la vision.

@ Organisation fonctionnelle du cortex visuel primaire.

Une projection occipitale : les fibres du nerf optiques se projettent au niveau du cortex du lobe occipital du cerveau.

Un relai synaptique : Il se fait dans les corps genouillés latéraux.


Voies et aires visuelles.

voies et aires visuelles bis.
@ Les aires visuelles.

Différentes aires visuelles : elles participent à la perception de différents stimuli.

Une aire primaire de projection : l'aire V1 qui distribue les messages aux autres aires visuelles .

D'autres zones cérébrales impliquées : montrées par des anomalies de la vision, elles permettent


IRMf et vision des couleurs.

1.3 l'organisation en tonneaux du cortex sensoriel.

Une colonne de neurone : celle qui reçoit les messages de chaque fibre du nerf optique.

@ Organisation en colonnes du cortex visuel.

Colonne de dominance oculaire.

Une transmission verticale et latérale : elle permet la conduction des messages nerveux vers les aires d'association et les autres zones cérébrales.


Fonctionnement d'une colonne.

La vision réculte du travail d'intégration par les aires visuelles des messages nerveux crées par les cellules photoréceptrices. Le cortex sensoriel visuel est occipital. Il comporte une aire principale et des aires d'association assurant la perception des couleurs, des formes et des mouvements. Le cortex visuel communique avec d'autres zones du cerveau, dont d'autres aires sensorielles nécessaires à la reconnaissance des images.

2. Plasticité cérébrale et apprentissage.

2.1 des changements de fonction possibles.

Une modification de distribution des colonnes de dominance.

Une attribution de colonnes à d'autres fonctions sensorielles.


Privation de vue et lecture du braille.

La création de nouvelles connexions neuronales : entre des aires sensorielles différentes.

2.2 Apprentissage et réseaux neuronaux

De nouveaux circuits neuronaux crées : ils se fixeront par leur utilisation.


La synapse : principe.

La création de nouvelles connexions neuronales : une multiplication des synapses sur chaque neurone.


Un neurone en MO.

Un entretien permanent : Conservation des circuits utilisés et élimination des autres.

La plasticité cérébrale : un remodelage possible des circuits neuronaux qui connectent des aires différentes.

Un enrichissement en synapses qui interconnectent les neurones.

3. Effet des drogues sur la perception visuelle.

La chimie des synapses : le message nerveux transmis par des neurotransmetteurs.

@ Une synapse à dopamine (in lecerveau.mcgill).

Les drogues : des analogues structuraux de neurotransmetteurs qui activent certaines synapses des circuits de la récompense notamment.

@ Circuit de la récompense (in lecerveau.mcgill).

Des effets à court terme : hallucinations diverses.

Des effets à plus long terme : la destruction de neurones.

En synthèse :

Une dépendance crée par la recherche du plaisir en activant les circuits de la récompense

Une activation de certaines synapses à endorphines.

La dégradation de la transmission synaptique dans certains noyaux gris du cerveau aboutissant à la mort des neurones

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