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R EPRÉSENTATION VISUELLE X. Petit Lycée C. Claudel Troyes 1 ère ES / L sciences 2011/2012 partie SVT.

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1 R EPRÉSENTATION VISUELLE X. Petit Lycée C. Claudel Troyes 1 ère ES / L sciences 2011/2012 partie SVT

2 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.

3 Rappels La structure de l’œil

4 Des anomalies de forme ou de modifications de forme du cristallin expliquent certains défauts de vision. (voir partie plus spécifiquement physique).

5 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.

6 Pour cette partie qui vient d’être résumée vue essentiellement en physique et non traitée ici BO compétences exigibles (ce que vous devez savoir faire- ce 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.

7 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.

8 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).

9 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.)

10 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

11 La répartition (distribution) des cônes et des bâtonnets n’est pas identique dans l’ensemble de la rétine

12 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.

13 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.

14 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

15 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.

16 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.

17 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.

18 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.

19 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.

20 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

21 L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) du cerveau permet d’observer leur activation lorsqu’on observe des couleurs, des formes, des mouvements…

22 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 sur-le-cerveau.html sur-le-cerveau.html

23 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,...)

24 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.

25 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.

26 6- L A 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 (bio- electrique) 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.

27 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.

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29 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).

30 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.

31 7- L ES 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.

32 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.

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34 Leur consommation entraîne des troubles du fonctionnement général de l’organisme, une forte accoutumance ainsi que des « flash-back » imprévisibles.

35 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.


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