Chapitre 1 - De l'oeil au cerveau
Chapitre 1 – De l'œil au cerveau
La structure anatomique de l'œil a été rapidement connue mais ce n'est qu'au cours du XVIIème siècle que l'on commence à comprendre son fonctionnement.
Problématique : Comment une image peut-elle être captée par l'œil et transmise jusqu'au cerveau pour être analysée ?
I – L'organisation de l'œil :
1) L'œil réel :
Activité 1 – L'organisation de l'œil
L'œil est l'organe des sens sensible aux stimulations lumineuses. Il est constitué de trois enveloppes emboitées :
- la sclérotique (blanc de l'œil) qui devient la cornée transparente et bombée à l'avant;
- la choroïde qui forme l'iris coloré dans sa partie antérieur, percé en son centre d'un orifice circulaire, la pupille ;
- la rétine dont le prolongement forme le nerf optique à l'arrière de l'œil.
Pour former une image sur la rétine, la lumière diffusée par l'objet doit traverser dans l'ordre :
- la cornée puis l'humeur aqueuse, liquide incolore,
- le cristallin de forme biconvexe,
- l'humeur vitrée, substance gélatineuse transparente.
Certains constituants s'adaptent aux conditions d'observation :
- l'iris peut se modifier pour agrandir la pupille et laisser entrer plus de lumière,
- le cristallin peut se bomber plus ou moins grâce aux muscles ciliaires pour former sur la rétine l'image d'un objet proche ou éloigné ; c'est le phénomène d'accommodation.
2) L'œil réduit :
Pour comprendre la formation d'une image sur la rétine, on utilise un modèle :
- une lentille convergente qui modélise le cristallin,
- un écran sur lequel se forme une image qui représente la rétine,
- l'axe optique qui permet d'orienter le trajet de la lumière.
Dans ce modèle, appelé modèle de l'œil réduit, la distance entre la lentille et l'écran correspond à la profondeur de l'œil.
Exercice : 4 p.18 Des pathologies liées à la vision
II – La rétine et les photorécepteurs :
Activité 2 – La rétine et les photorécepteurs
A – La rétine
B – Les photorécepteurs
1) Les types de photorécepteurs :
La rétine comporte des dizaines de millions de photorécepteurs, cellules sensibles à la lumière. Il en existe deux types :
- les bâtonnets réagissent à des éclairements très faibles grâce à un pigment : la rhodopsine.
- les cônes interviennent lors des fortes intensités lumineuses et permettent la vision des couleurs. Il en existe trois sortes :
* les cônes sensibles à la couleur rouge contenant une opsine L,
* les cônes sensibles à la couleur verte contenant une opsine M,
* les cônes sensibles à la couleur bleue contenant une opsine S.
2) La répartition des photorécepteurs sur la rétine :
Les photorécepteurs ne sont par répartis au hasard. La zone centrale de la rétine ou fovéa ne comporte que des cônes. Cette zone permet une vision précise car l’acuité visuelle est maximale, et en couleurs à condition que l’éclairement soit suffisant.
Rmq : D’où l’expression « La nuit tous les chats sont gris »
Vers la périphérie de la rétine, les cônes se font rares et les bâtonnets de plus en plus nombreux. La vision périphérique est possible même en faible éclairement mais la distinction des détails et des couleurs est mauvaise. Une zone de la rétine, ta tache aveugle, est totalement dépourvue de photorécepteurs. En effet c’est à cet endroit que le nerf optique traverse les enveloppes de l’œil pour aller vers le cerveau.
3) L’histoire évolutive de la vision des couleurs :
Les gènes dirigeant la synthèse des pigments des photorécepteurs sont placés sur des chromosomes différents. Ils sont très semblables car ils dérivent tous d’un même gène ancestral. C’est ce que l’on appelle une famille multigénique.
La comparaison de ces gènes chez différentes espèces permet de situer l’Homme parmi les Primates. L’Homme possède une vision trichromatique.
Exercice : Livre p 44 et 45 Les pigments rétiniens chez les Primates
III – Les aires cérébrales visuelles :
Activité 3 – Les aires cérébrales visuelles
A – De la rétine au cerveau
B – La plasticité cérébrale
1) De la rétine au cortex visuel :
Les photorécepteurs sont connectés à des neurones qui forment les fibres du nerf optique. Un message nerveux de nature électrique est acheminé jusqu’au cortex visuel primaire par les deux nerfs optiques. Sur le trajet, les fibres des deux nerfs optiques se croisent partiellement au niveau du chiasma optique. Ceci a une conséquence importante :
- les informations visuelles arrivant dans l’hémisphère droit du cerveau proviennent du champ visuel gauche des yeux.
- les informations visuelles arrivant dans l’hémisphère gauche du cerveau proviennent du champ visuel droit des yeux.
2) L’élaboration d’une perception visuelle :
Le cortex visuel primaire, situé dans la partie occipitale du cerveau, transmet le message nerveux vers les aires visuelles spécialisées dans la reconnaissance des couleurs, des formes et des mouvements.
Lors de la lecture, la reconnaissance des mots nécessite la collaboration entre les aires visuelles, les aires de la mémoire et certaines structures liées au langage. Le cerveau élabore alors une perception visuelle unifiée.
3) La plasticité cérébrale :
L’expérience individuelle et l’entraînement régulier provoquent, tout au long de la vie, une réorganisation des connections nerveuses dans le cerveau. On parle de plasticité cérébrale. C’est grâce à cette plasticité que l’apprentissage de la lecture est rendu possible.
Dans certains cas, cette faculté de remodelage permet de compenser des pertes de fonction liées à des lésions cérébrales.
Exercices : 5 p 55 Interpréter une anomalie du champ visuel
Lire p 53 La vision des aveugles