Chapitre 2 : Cerveau et vision : aires cérébrales et plasticité On cherche à montrer comment la réalisation d’une fonction cognitive complexe repose sur l’activité de plusieurs zones cérébrales de façon coordonnée. http://svt1eres.wordpress.com/vision-theme-3c/seance-4-cerveau-et-vision/

I/ Plusieurs aires corticales participent à la vision A/ Le circuit de la rétine au cerveau

Conclusion Après la sortie de l’œil, les deux nerfs optiques issus des 2 yeux se croisent au niveau du chiasma optique à la base du cerveau. À ce niveau, toutes 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. Cela signifie que ce que nous voyons avec nos deux yeux sur notre droite (champ visuel droit) se projette du côté de l’hémisphère ________ et ce que nous voyons des 2 yeux sur notre gauche (champ visuel gauche) se projette dans l’hémisphère ________.

B/ Localisation des aires visuelles Pour savoir jusqu’où sont propagés les messages nerveux « véhiculés » par le nerf optique, on peut différentes techniques d’imagerie médicale. On soumet un sujet à différentes stimulations visuelles et on observe quelles sont les régions du cerveau activées. Le document ci-contre présente les résultats d’une Tomographie par Emission de Positons (TEP) présentant un sujet qui est en train de faire travailler son système visuel (les aires temporales et pariétales sont également activées (mais secondairement)). Les schémas ci-dessous correspondent aux zones actives du cortex gauche lors que le sujet voit des mots écrits (A) ou entend des mots (B) Frontal Occipital Zone corticale très active Zone corticale moyennement active Zone corticale peu active A B

Le message nerveux arrive au niveau de l’aire du cortex visuel occipital (cortex signifie écorce : c’est la région superficielle du cerveau qui est active) : Le cortex visuel est un feuillet de 2 mm d’épaisseur et de quelques cm² de surface ; il contient environ 200 millions de cellules et se situe à l’arrière du cerveau, au niveau de la zone occipitale.

Bilan Les messages nerveux véhiculés par les fibres nerveuses du nerf optique aboutissent à un relais cérébral connecté aux aires du cortex visuel occipital. Le cerveau a un rôle fondamental dans la vision. « C’est le cerveau qui  voit ».

Traitement de l’informations visuelle : 2 grands systèmes corticaux interviennent On a découvert jusqu’à ce jour près d’une trentaine d’aires corticales différentes qui contribuent à la perception visuelle. Les aires primaires (V1) et secondaires (V2) sont entourées de nombreuses autres aires visuelles tertiaires ou associatives : V3, V4, V5 (ou MT), PO, etc. Un schéma général émerge toutefois de cette complexité selon lequel il existerait deux grands systèmes corticaux de traitement de l’information visuelle : une voie ventrale qui s’étendrait vers le lobe temporal, et une voie dorsale qui se projette vers le lobe pariétal.

Traitement de l’informations visuelle : 2 grands systèmes corticaux interviennent Aires visuelles temporales Aires visuelles pariétales V3 (formes dyn-amiques) V4 (formes couleurs) V5 (mouve-ment) V3A (forme) V2 V1 Reconnaissance Action Voie dorsale Voie ventrale Un schéma général émerge toutefois de cette complexité selon lequel il existerait deux grands systèmes corticaux de traitement de l’information visuelle : une voie ventrale qui s’étendrait vers le lobe temporal, et une voie dorsale qui se projette vers le lobe pariétal.

Construction de la perception visuelle par le cerveau Déterminisme génétique Contrôle génétique Cerveau Aires corticales de la vision Construction cérébrale Apprentissage Mémoire Interprétation Perception visuelle unique évolutive Lumière (stimulus) Image rétinienne renversée Genèse de messages nerveux Erronée = illusion, ... Conforme Cortex et autres centres contribuant à la construction de la perception visuelle = intégration Messages nerveux Objet (forme, couleur, mouvement

Anomalie au niveau des aires visuelles Cas 1: reproduction d’un tableau de Mondrian quand une personne souffre de l’aire visuelle V4

II/ La vision : une construction cérébrale A/ Impact de drogue

La communication synaptique (hors programme)

Bilan Des substances comme le LSD perturbent le fonctionnement des aires cérébrales associées à la vision et provoquent des hallucinations qui peuvent dériver vers des perturbations cérébrales graves et définitives.

Relation entre la dépendance et le type de drogue

LA PLASTICITE CEREBRALE DANS LE CAS DES VIOLONISTES B/ La plasticité cérébrale LA PLASTICITE CEREBRALE DANS LE CAS DES VIOLONISTES A : cortex de l’hémisphère cérébral droit B : cortex de l’hémisphère cérébral droit pouce auriculaire DOCUMENT 1 : ZONES DE PROJECTION CORTICALES DU POUCE ET DE L’AURICULAIRE GAUCHES CHEZ UN VIOLONISTE (A) ET CHEZ UN SUJET NON MUSICIEN (B)- SVT DIJON D’APRÈS LA RECHERCHE N° 289

âge début d’apprentissage DOCUMENT 2 : NOMBRE DE DENDRITES ACTIVES AU NIVEAU DU CORTEX SOMATO-SENSORIEL (ZONE DE L’AURICULAIRE) LORS DE L’ACTIVATION DE L’AURICULAIRE GAUCHE CHEZ DIFFÉRENTS VIOLONISTES EN FONCTION DE L’ÂGE D’APPRENTISSAGE DU VIOLON SVT DIJON d’après ET T. Elbert, B. Rockstroh, R. Hari et S. Vanni , Konstanz Universität -Biomag’96 ,1996- non violonistes 75 000 50 000 25 000 dendrites actives 5 10 15 20 âge début d’apprentissage violonistes

Bilan La mise en place du phénotype fonctionnel du système cérébral impliqué dans la vision repose sur des structures cérébrales innées, issues de l’évolution et sur la plasticité cérébrale au cours de l’histoire personnelle. De même la mémoire nécessaire par exemple à la reconnaissance d’un visage ou d’un mot repose sur la plasticité du cerveau. L’apprentissage repose sur la plasticité cérébrale. Il nécessite la sollicitation répétée des mêmes circuits neuroniques.

Perception visuelle intégrée Cortex visuel primaire Carte du champ visuel Aires visuelles spécialisées Traitement des couleurs Traitement des formes Traitement du mouvement Perception visuelle intégrée = représentation visuelle du monde Cerveau Rétine œil droit Rétine œil gauche

Schéma fonctionnel de la perception visuelle ŒIL Organe des sens CERVEAU Organe intégrateur Vision du monde Perception visuelle intégrée et interprétée Construction d’un message nerveux sensitif Lumière Stimulation sensorielle   Photorécepteurs : cônes et bâtonnets Synapses, réseau neuronale : neurones bipolaires et neurones ganglionnaires Mémoire Expérience individuelle Apprentissage Culture Vision du monde Perception visuelle intégrée Traitement des mouvements (aire visuelle V5) Traitement des couleurs (aire visuelle V4) Traitement des formes (aire visuelle V3) Aire visuelle secondaires Aire visuelle primaire Arrivée des messages nerveux sensitifs visuels NERF OPTIQUE Transport des messages nerveux

La perception visuelle est une représentation du monde liée à l’organisation corticale qui elle- même dépend à la fois des gènes et de l’expérience individuelle.

Illusions d’optique Les cercles grisés ont la même intensité AB = CD Les lignes hachurées sont parallèles Les cercles grisés ont la même intensité AB = CD Le ‘’carré’’ visible au centre n’a pas de contour.