La vision Chapitres 10 et 11

La vision et le mouvement La plupart des activités motrices font appel à la vision attraper un objet lancer écrire dessiner travailler L’information visuelle est importante pour le contrôle des mouvements

Atteindre une cible Entrée: Sortie: système visuel système moteur OUT

La vision devient encore plus importante quand d’autres modalités sensorielles sont absentes Forget et Lamarre

Oeil, vision, intégration visuo-motrice Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.245 Voies visuelles impliquées dans la perception consciente.

Les contrastes sont importants dans notre vision du monde extérieur

La détection des contrastes peut donner une fausse représentation de la réalité

Le système visuel L’organe de réception : œil Voies nerveuses multiples pour l’intégration et la perception visuelle Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.245 Voies visuelles impliquées dans la perception consciente

L’œil fournit des éléments d’information sur le milieu environnant à partir desquels le système visuel construit « la perception visuelle »

La lumière Une énergie électromagnétique ondulatoire Les photons se déplacent à une vitesse de 300 000 km/s La longueur d ’onde de la lumière visible est dans l ’ordre des nanomètres (400 à 700nm). Spectre du visible 1 mm Violet Rouge Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.213 .Spectre électromagnétique

Les éléments de l’œil Cornée La sclérotique est une membrane qui entoure l’œil Elle est opaque et blanche en arrière Elle est transparente en avant et forme la cornée En avant, la sclérotique est recouverte par la conjonctive Cristallin Sclérotique Chambre postérieure humeur vitrée

Les éléments de l’œil Pupille Cornée Iris Chambre antérieure humeur aqueuse Ligament L ’iris muscle opaque pigmenté donne la couleur à l’œil contient un trou en son centre: la pupille La pupille laisse passer la lumière vers le cristallin Les muscles ciliaires permettent de modifier le diamètre de la pupille. lumière vive: contraction de l’iris obscurité: relâchement Muscles ciliaires Cristallin Sclérotique Chambre postérieure humeur vitrée

Les éléments de l’œil Le cristallin joue le rôle d’une lentille Pupille Cornée Iris Chambre antérieure humeur aqueuse Le cristallin joue le rôle d’une lentille La chambre antérieure est remplie d’un liquide: l’humeur aqueuse La chambre postérieure d ’un plus grand volume est remplie d ’un autre liquide: l’humeur vitrée Ligament Cristallin Choroïde Sclérotique Chambre postérieure humeur vitrée

Les éléments de l’œil Pupille Cornée Iris Chambre antérieure humeur aqueuse La rétine fait partie du système nerveux central à proprement parler. Dans la partie postérieure de l’œil Renferme un réseau neuronal complexe qui convertit les potentiels gradés des photorécepteurs en potentiels d’action acheminés vers le cerveau. Ligament Cristallin Choroïde Sclérotique Chambre postérieure humeur vitrée Rétine Fovéa Point aveugle Nerf optique

Les éléments de l’œil Pupille Cornée Iris Chambre antérieure humeur aqueuse La fovéa est une région de convergence des rayons lumineux près de l’axe optique Le point aveugle est dépourvu de récepteurs constitue le point de formation du nerf optique Nerf optique: achemine l ’information vers le cerveau Ligament Cristallin Choroïde Sclérotique Chambre postérieure humeur vitrée Rétine Fovéa Point aveugle Nerf optique

Acuité visuelle Accommodation du cristallin Interface entre deux milieux: air et eau courbure des rayons lumineux Le diamètre de l'œil est un facteur important de l ’acuité visuelle l’ajustement de la courbure du cristallin pour les objets éloignés: plat pour les objets rapprochés: arrondi et épais

Acuité visuelle En condition normale, l’image est parfaitement formée sur la rétine. L'œil est « bien proportionné » Emmétrope Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.219 Vision normale

Verres correcteur convexes Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.219 Hypermétropie corrigée L’hypermétropie: l ’image d ’un objet proche se forme « à l ’arrière » de la rétine. Verres correcteur convexes Hypermétropie Correction à l’aide d’une lentille

Verres correcteur concaves L’amétropie provoque la myopie et l ’image d ’un objet lointain se forme « en avant » de la rétine Verres correcteur concaves Amétropie Correction à l ’aide d ’une lentille Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.219 Myopie

Myopie Syndrome du modernisme et de la lecture??? Peut-on réduire la myopie par un entraînement à la vision lointaine? certains croient que oui.

La rétine Élément du système nerveux central Réception de l’information visuelle

Les couches de la rétine couche réceptrice couche intermédiaire couche réceptrice couche intermédiaire couche des cellules ganglionnaires couche des cellules ganglionnaires

Les cellules de la rétine sont organisées en série Récepteurs Cellules bipolaires Cellules ganglionnaires cellules qui relient en parallèle cellules horizontales cellules amacrines Épithélium pigmentaire Humeur vitrée

Les cellules de la rétine Récepteurs soma dans la couche réceptrice Cellules horizontales soma dans la couche intermédiaire Cellules bipolaires Cellules amacrines Cellules ganglionnaires soma dans la couche des cellules ganglionnaires

2 types de photorécepteurs Les bâtonnets Les cônes

Récepteurs 2 types de photorécepteurs Ils ont tous deux Cônes : 5 millions/oeil concentrés au centre de l’œil Bâtonnets : 120 millions/oeil concentrés en périphérie Ils ont tous deux Un segment externe qui contient un photopigment Un segment interne qui contient le noyau et donne naissance aux terminaisons synaptiques qui contactent les cellules bipolaires et horizontales.

Récepteurs Les photorécepteurs sont les seuls éléments sensibles à la lumière font synapse avec les cellules bipolaires et horizontales Les synapses se font sur les dendrites surtout dans la couche plexiforme externe (couche intermédiaire)

Récepteurs L’absorption de lumière par un photopigment dans le segment externe initie une cascade d’événements intracellulaires Change le potentiel membranaire du photorécepteur et la quantité de neurotransmetteur largué par les synapses dans la couche plexiforme externe (couche intermédiaire).

Morphologie des photorécepteurs Segment externe = photoréception Segment interne = noyau, mitochondries Connexion par un cilium

Morphologie des photorécepteurs La synthèse des disques membranaires dépend du segment interne (renouvellement complet à tous les 12 jours) la lumière est absorbée par un photopigment ce qui initie une cascade d’événements intracellulaires qui change le potentiel de membrane du photorécepteur

La fovéa Région de résolution spatiale plus grande Les couches cellulaires sont déplacées à la fovéa pour permettre une meilleure exposition des photorécepteurs au centre de la fovéa on ne retrouve que des photorécepteurs

La résolution spatiale plus grande de la fovéa La meilleure résolution spatiale est assurée par une moins grande convergence sur une même cellule ganglionnaire. Rétine périphérique Rétine centrale fovéa Rétine périphérique Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.224 Différences régionales dans la structure de la rétine

Distribution des 2 types de photorécepteurs Cônes à la fovéa, bâtonnets en périphérie

Différences entre les cônes et les bâtonnets

Disques membranaires dans le segment externe des photorécepteurs Longueur du SE: plus long pour bâtonnets vs cônes donc capture plus de lumière Les bâtonnets sont moins sélectifs pour la direction de la lumière qui les atteignent

Le SE est continuellement renouvelé Le SE est continuellement renouvelé. Renouvellement plus rapide des bâtonnets 3-4 nouveaux disques sont synthétisés à toutes les heures. Ils migrent de la base à la pointe du SE où ils sont enlevés par phagocytose. Cette évacuation se fait avec un rythme circadien: le matin pour les bâtonnets par un mécanisme déclenché par la lumière le soir pour les cônes par un mécanisme déclenché par l’obscurité

La photo-transduction Qu’est ce qui se passe dans les récepteurs suite à l ’absorption de la lumière? Transduction de photons en énergie électrique

Niveau de dépolarisation dépend de l’ouverture de canaux Na+, et autres ions positifs contrôlés par le GMPc (Guanosine MonoPhosphate cyclique). Noirceur haut niveau de GMPc dans SE canaux Na+ ouverts dépolarisation

Niveau de dépolarisation dépend de l’ouverture de canaux Na+, et autres ions positifs contrôlés par le GMPc. Le Ca++, par exemple Lumière bas niveau de GMPc dans SE fermeture des canaux Na+ hyperpolarisation

membrane membrane hyperpolarisée dépolarisée Neuroscience Exploring the Brain,Bear, Connors Paradiso, p.226 Hyperpolarisation des photorécepteurs en réponse à la lumière

Le pigment sensible à la lumière s’appelle la rhodopsine 1) Chromophore: le rétinène (substance qui ressemble à la vitamine A) 2) Une opsine, une protéine qui limite l ’absorption de la lumière

Le pigment sensible à la lumière s’appelle la rhodopsine Aussi appelé : Iodopsine Dans le cas des cônes: le pigment réagit plus à certaines longueurs d’onde spécifiques à différentes couleurs bleu (419 nm) vert (531 nm) rouge (559 nm)

L’œil humain possède 3 systèmes de cônes sensibles à des longueurs d’onde différentes Trois couleurs suffisent pour reconstituer toutes les couleurs du spectre.

Étapes de la photo-transduction absorption de la lumière changement de configuration d’une molécule de rhodopsine activation d’une transducine activation de la phosphodiestérase du GMPc dissociation du GMPc fermeture du canal sodique hyperpolarisation

Cellule bipolaire Reçoit l’information des photorécepteurs

Cellule bipolaire Reçoit l’information des photorécepteurs a pour champ récepteur la ou les cellules réceptrices auxquels elle est reliée Le champ récepteur est la partie de l’espace visuel qui lorsque stimulé, activera la cellule. 2 classes de cellules bipolaires cellules centre ON cellules centre OFF

Cellule bipolaire La présence de zones antagonistes centre périphérie champ récepteur La présence de zones antagonistes centre périphérie conduit à une plus grande sensibilité aux contrastes La cellule se dépolarise si la lumière frappe au centre de son champ récepteur La cellule s’hyperpolarise si la lumière frappe en périphérie Lumière au centre Lumière en périphérie

Cellule ganglionnaire Derniers relais avant la sortie de la rétine champ récepteur avec une région centrale entourée d’un anneau périphérique les réactions à la lumière de ces deux parties sont opposées signalent les contrastes et les variations de luminosité champ récepteur Centre ON Périphérie OFF

Cellule ganglionnaire La taille des champs récepteurs augmente de la fovéa à la périphérie de la rétine de quelques microns à près de 1,25 mm donc mille fois plus grand dans la rétine périphérique

Cellule ganglionnaire « Centre OFF » Cellule à centre OFF réduit sa fréquence de décharge quand la lumière atteint le centre du champ récepteur. Augmente sa décharge quand la lumière s’éteint L ’éclairage de la périphérie augmente la fréquence de décharge, au centre en périphérie centre illuminé périphérie illuminée illumination diffuse

Zones antagonistes: sensibilité au contraste La présence de zones antagonistes centre périphérie conduit à une plus grande sensibilité aux contrastes

Trouvez l’attrape

Voici l’attrape!!!

Le transfert de l’influx nerveux Les voies visuelles

Les voies optiques Les axones des cellules ganglionnaires forment le nerf optique

Les champs visuels Hémichamp visuel gauche Hémichamp visuel droit Vision binoculaire Vision monoculaire droite Vision monoculaire gauche

Les voies optiques les fibres des hémi-rétines nasales croisent au niveau chiasme optique. les fibres des hémi-rétines temporales ne croisent pas. Bandelettes optiques Corps géniculé latéral Radiations optiques

Les voies optiques Les fibres des bandelettes ne transportent que des informations en provenance d ’un seul hémi-champ visuel se terminent dans corps géniculé latéral collicules supérieurs Les radiations optiques prennent naissance dans le corps géniculé latéral et se terminent dans la couche IV de l’aire striée (aire 17)

Les voies optiques L ’aire 17 reçoit donc des influx nerveux en provenance des deux yeux, mais d’un même hémi-champ visuel. Organisation rétinotopique qui accorde une importance beaucoup plus importantes aux zones fovéales qu’aux zones en périphérie de la rétine

Les voies optiques Radiations optiques De l ’aire 17 partent des projections pour les aires péristriée (aire 18) et parastriée (aire 19). Radiations optiques

FACE LATÉRALE Aires visuelles (17,18,19)

FACE MÉDIANE 18 19 17 19 18

Le corps géniculé latéral Le premier relais Le corps géniculé latéral

Le noyau géniculé latéral L ’information des deux yeux (hémi-champ visuel controlatéral) se terminent dans le corps géniculé latéral le corps géniculé latéral comprend 6 couches de neurones couches 6,4,1 pour la rétine nasale controlatérale couches 5,3,2 pour la rétine temporale ipsilatérale

Le noyau géniculé latéral Les couches magnocellulaires 1 et 2 reçoivent les projections des fibres M (cellules ganglionnaires Y; grosses cellules) aveugles aux couleurs faible résolution spatiale Les couches parvocellulaires 3,4,5,6 reçoivent les projections des fibres P (cellules ganglionnaires X; petites cellules) sensibles aux couleurs forte résolution spatiale

Projection aux collicules supérieurs Informations nécessaires au mouvement du globe oculaire pour la localisation d ’un objet mobile dans le champ visuel. Projection qui permet de déterminer si l’image se déplace soit parce que l’œil ou parce que l’objet se déplace. Couches superficielles reçoivent l ’information rétinienne. Couches moyennes et profondes responsables des mouvements des yeux et de la tête.

Projections vers le cortex visuel 18 19 17 19 18

Projection au cortex strié (aire 17)

Blobs et interblobs Les blobs sont des amas de cellules qui deviennent foncées lors d ’une coloration pour la cytochrome-oxydase renferment des cellules très sensibles aux couleurs et aux contrastes mais ne réagissent ni à la forme ni au mouvement du stimulus Les interblobs restent clairs. renferment des cellules très sensibles aux orientations des stimuli (formes) et aux contrastes sans égard à la couleur ni au mouvement

Coloration du cortex occipital à la cytochrome oxydase Révélation des «blobs» et des bandes minces et épaisses

2 types de cellules dans le cortex strié Cellules simples Cellules complexes

Cellules simples Zone d ’excitation ou d’inhibition discrète qui réunit les zones centrales alignées des champs récepteurs de plusieurs cellulaires ganglionnaires L ’aire centrale ON ou OFF est rectangulaire entourée de larges zones latérales antagonistes La cellule réagit mieux à une barre ou à une arrête lumineuse orientée selon l ’axe séparant les zones ON et OFF et se déplace lentement (moins que 2 degrés par seconde)

Les cellules simples du cortex Le stimulus optimal est rectiligne et doit avoir la bonne orientation. Le champ récepteur est généré par des inputs convergents de plusieurs cellules étoilées couvrant des régions voisines de la rétine

Cellules simples Convergence de cellules du noyau géniculé latéral qui ont une organisation centre-périphérie semblable et dont les champs récepteurs sont situés sur une ligne verticale sur la rétine Les cellules simples qui répondent à une même orientation sont localisées dans une même colonne verticale du cortex strié

Cellules complexes Champs récepteurs plus étendus que ceux des cellules simples réagissent lorsqu’un bord ou une arête lumineuse traverse le champ récepteur à une vitesse plus grande que 2 degrés par seconde

Les cellules complexes du cortex sont surtout sensibles au mouvement du stimulus La position du stimulus dans le champ récepteur est moins cruciale Inputs convergents de cellules simples

Cellules du cortex visuel péristrié (aire 18) et parastrié (aire 19) Présence de bandes pâles et foncées comme dans le cortex strié Traitement de l ’information assuré par les « Cellules hypercomplexes »

FACE LATÉRALE Aires visuelles (17,18,19)

FACE MÉDIANE 18 19 17 19 18

Cellules hypercomplexes Réagissent à des déplacements d’angles ou de barres lumineuses dont la largeur, la longueur et l’orientation sont optimales pour que le stimulus reste dans la zone excitatrice sans atteindre les aires inhibitrices

Les cellules hypercomplexes sont sensibles à la longueur du stimulus

Les cellules hypercomplexes sont sensibles à la longueur du stimulus Exemples d’inputs de cellules complexes pouvant expliquer les propriétés des cellules hypercomplexes.

Analyse des couleurs Les cônes absorbent préférentiellement une longueur d ’onde donnée bleu 419 nm vert 531 nm rouge 559 nm

Analyse des couleurs : Les cellules ganglionnaires À large bande spectrale grands champs récepteurs soumises à la sommation des récepteurs au rouge, vert et bleu signalent la luminance et non la couleur axones aboutissent dans les couches magnocellulaires des noyaux géniculés

Analyse des couleurs : Les cellules ganglionnaires À antagonisme chromatique simple couples de couleurs opposés réponse continue les axones se terminent dans les couches parvocellulaires du noyau géniculé latéral

Cellules à antagonisme chromatique simple de la rétine et du corps genouillé latéral (CGL)

Analyse des couleurs : Les cellules du cortex Les cellules à cellules à antagonisme chromatique simple convergent au niveau du cortex sur des cellules à double antagonisme

Cellules à double antagonisme : Les cellules du cortex

+ +

Atteindre un cible Entrée: Sortie: système visuel système moteur Cible OUT

Coordination visuo-manuelle Localisation direction et distance Identification (de l’objet à saisir) taille forme Transport de la main Saisie Manipulation

Le repérage visuel Localisation de l’objet Identification de l’objet Vision périphérique Objet dans le champ visuel Le repérage visuel Excitation rétinienne Mouvement de l’œil par saccades Vision centrale Identification de l’objet

Vision aveugle observée chez les individus qui ont un scotome (absence de vision dans une partie du champ visuel suite à une lésion du cortex strié l ’individu peut pointer vers une cible dans le champ visuel atteint, mais ne peut pas identifier qu’il a vu quelque chose. vision inconsciente contrôlée par les voies sous-corticales projections directes de la rétine aux collicules supérieurs Projections à un noyau thalamique, le pulvinar

Localisation de l’objet Capture visuelle Cible Capture manuelle Oeil Main visuomotricité Vision périphérique Programmation du déplacement de la main Contrôle du déplacement Localisation de l’objet accommodation mouv. des yeux boucle ouverte boucle fermée Vision centrale direction vitesse amplitude force Analyse des caractéristiques de l’objet Saisie de l’objet distance vitesse direction forme intensité couleur texture motricité manuodigitale

Fin du cours sur la vision