Cours 4 Flashcards
Perception visuelle : perception directe ou indirecte?
Perception indirecte : traitement de l’information par le cerveau
Perception visuelle en une phrase :
Énergie lumineuse (onde ou photons) captée par des récepteurs sensoriels.
Perception visuelle : stimulus
Énergie lumineuse
Perception visuelle : récepteurs sensoriels
Cônes et bâtonnets
Lumière définition
Énergie électromagnétique dont la longueur d’onde peut activer les récepteurs du système visuel
La lumière est soit :
1- émise par les objets (source lumineuse, ex. ampoule)
2- réfléchie
3- transmise (par transparence)
Selon quoi peut se décrire la lumière?
Selon des ondes électromagnétiques ou selon des particules énergétiques, les photons.
Énergie lumineuse définition
Le spectre électromagnétique est un continuum dont l’énergie se caractérise par sa longueur d’onde, qui correspond à la distance entre 2 points (à la même amplitude) de cette onde.
Quelles sont les longueurs d’onde visibles?
Entre 400 et 700 nm.
Chemin de la lumière jusqu’aux récepteurs sensoriels et structures impliquées :
La lumière traverse l’oeil par la pupille et est focalisée par la cornée et le cristallin qui forment des images brutes sur la rétine qui contient les récepteurs sensoriels.
Ou sont situés les récepteurs sensoriels et qui sont-ils?
Les récepteurs sensoriels sont situés au fond de l’oeil et il s’agit des cônes et des bâtonnets
Chemin du signal électrique jusqu’aux fibres du nerf optique
Les cônes et les bâtonnets contiennent des pigments qui réagissent à la lumière et vont déclencher le signal électrique (→ transduction). Ce signal électrique traverse la rétine et rejoint les fibres du nerf optique partant de l’arrière de l’oeil.
Focalisation des rayons sur la rétine : objet lointain
Les faisceaux lumineux arrivent en parallèle, le cristallin focalise les rayons sur la rétine.
Focalisation des rayons sur la rétine : objets proches
Lorsque les objets sont proches, le point de focalisation est situé derrière la rétine. Il faut donc un processus qui permet de mieux focaliser les rayons : ce processus est l’ACCOMMODATION.
Cristallin
Structure transparente en forme de lentille responsable de la focalisation des rayons lumineux sur la rétine.
Accommodation fonctionnement + rôle
La fonction de focalisation, c’est-à-dire l’accommodation, est exercée par les muscles ciliées. En se contractant, ils donnent une forme bombée au cristallin pour focaliser l’image des objets proches.
Le rôle de l’accommodation est de focaliser tous les objets, proches et lointains. Le cristallin va changer de forme pour permettre de bien voir : ne pas voir flou. Soit les objets proches OU lointains sont en focus, pas les deux en même temps.
Accommodation limite :
L’accommodation n’est plus efficace quand le stimulus est trop proche. Le point le plus proche qui est vu avec accommodation est 10 cm à 20 ans et s’éloigne avec l’âge.
Accommodation : le point le plus proche s’éloigne avec l’âge : nom
La presbytie. Les muscles ciliés sont plus faibles et la lentille se durcit, réduisant ainsi les capacités d’accommodation.
Myopie
Les objets lointains sont focalisés à l’avant de la rétine. La myopie est due soit à la courbure de la cornée et/ou du cristallin
Rétine
Couche de neurones tapissant le fond de l’oeil. C’est la rétine qui contient les récepteurs sensibles à l’énergie lumineuse, les photorécepteurs, dont la fonction est de convertir l’énergie lumineuse en influx nerveux (transduction).
Les photorécepteurs sont dans la rétine.
Deux types de récepteurs et comment se distinguent-ils?
Les bâtonnets : environ 90-120 M et les cônes : environ 4-6 M.
Ceux-ci se distinguent par la forme de leur segment externe, leurs propriétés et leur distribution sur la rétine.
Les photorécepteurs : 6 caractéristiques
1- Ils sont responsables de la transduction
2- Ils ont des propriétés différentes, mais la transduction se fait de la même manière pour cônes et bâtonnets.
3- Ils sont composés d’un segment externe et d’un segment interne.
4- Le segment externe est composé de disque qui s’empilent. Chaque disque contient des pigments visuels, composés en particulier d’une protéine : l’opsine
5- Le segment externe est grand et allongé pour les bâtonnets, et court pour les cônes.
6- Le segment interne qui contient le noyau cellulaire et les axones sont beaucoup plus semblables.
Comment se déclenche la transduction?
La transduction se déclenche lorsqu’un photon est capté par les pigments visuels. Cette capture entraine un changement de forme du pigment visuel, dans un processus appelé isomérisation
Qu’entraine l’isomération du pigment?
L’isomérisation du pigment entraine une cascade de réactions biochimiques qui entrainent la genèse d’un signal électrique.
(The retinal changes its shape, from being bent to straight. This changes of shape, called isomerization, creates a chemical chain reaction that activates thousands of charged molecules to create electrical signals in receptors).
Comment varie la distribution des photorécepteurs le long de la rétine?
Au centre du champ visuel, la rétine est composée uniquement de cônes. Cette partie de la rétine se nomme la fovéa. Au-delà, la majorité, dans la rétine dite périphérique, les photorécepteurs sont essentiellement des bâtonnets. Il y a toujours des cônes dans la périphérie. Au total, le nombre de bâtonnets est beaucoup plus important que celui des cônes.
Fovéa
Portion de la rétine recevant la projection des stimuli situés au centre du champ visuel ; c.-à-d. l’endroit ou nos yeux sont dirigés. On n’y trouve que des cônes
Nerf optique
Est formé de cellules ganglionnaires qui sortent de l’oeil.
Tache aveugle
Elle correspond au point ou les fibres ganglionnaires sortent de l’oeil. Cette portion de la rétine ne contient aucun photorécepteur. Nous n’avons normalement pas conscience de la tache aveugle parce qu’elle correspond à des régions différentes du champ visuel pour chaque oeil et à cause du mécanisme de complétion
Dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA)
La portion centrale de la rétine (macula, qui contient la fovéa) est détruite, ce qui entraine une perte de la vision au centre du champ visuel.
Rétine pigmentaire
La vision périphérique est atteinte, ne laissant que les cônes fonctionnels.
Adaptation au noir
À l’extinction des lumières, nos yeux semblent avoir du mal à voir, mais après un certain temps, il y a une habituation et certains éléments invisibles jusque-là peuvent être perçus : adaptation au noir
Adaptation au noir : deux phases d’adaptation
La première, rapide, est liée au profil d’adaptation des cônes, la seconde, plus tardive est liée au profil d’adaptation des bâtonnets.
Adaptation au noir : première phase d’adaptation
Se déroule très rapidement (3-4 min) et est due aux cônes, qui atteignent leur sensibilité maximale. Ceci donne lieu à une augmentation rapide de la sensibilité en vision centrale, qui toutefois, demeure limitée à un niveau relativement bas.
Adaptation au noir : une deuxième phase
Se complète après environ 25 minutes d’adaptation. Résulte de l’atteinte par les bâtonnets à leur sensibilité maximale. Cette phase correspond à celle ou la sensibilité à la lumière est la plus élevée. Ce niveau de sensibilité n’est toutefois disponible qu’en périphérie du champ visuel (ou les bâtonnets sont)
Adaptation au noir : pour la mesurer
Il faut d’abord mesurer l’adaptation à la lumière. Pour cela, le sujet doit ajuster l’intensité d’une lumière de façon à ce qu’elle se situe au niveau du seuil de perception.
Ensuite, la lumière est éteinte et le sujet doit ajuster l’intensité d’une lumière pour qu’elle puisse être vue.
On remarque que cette intensité diminue avec le temps, car le sujet devient plus sensible, il s’adapte à l’obscurité : on obtient ainsi une courbe d’adaptation
Adaptation au noir : courbe d’adaptation au noir
Description des changements de sensibilité visuelle avec le temps, à partir du moment ou les lumières sont éteintes.
D’abord, il y a l’adaptation liée aux cônes puis à partir d’une dizaine de minutes, l’adaptation liée aux bâtonnets.
Attention : la courbe est inversée et lorsqu’elle descend, cela signifie une augmentation de la sensibilité.
La sensibilité maximum des cônes est inférieure à celle des bâtonnets.
Sensibilité spectrale
La sensibilité spectrale correspond à la sensibilité d’un observateur à chaque longueur d’onde du spectre visible. Cette sensibilité est établie en mesurant le seuil absolu avec un faisceau lumineux monochromatique = c.-à-d. qui ne contient qu’une seule longueur d’onde
Cônes : sensibilité maximale
Stimulus fovéal - sensibilité maximale à 560 nm
Bâtonnets : sensibilité maximale
Stimulus périphérique avec oeil adapté à l’obscurité (rendant ainsi les bâtonnets beaucoup plus sensibles que les cônes) - sensibilité maximale à 500 nm (donc plus sensible à short wavelenght : expérience de fleurs rouges et bleus après avoir fermé l’oeil).
S, R, M, L défintions
S = short wavelenght (courte longueur d’onde ; cône)
R = bâtonnets
M = medium (longueur d’onde moyenne ; cône)
L = long (longue longueur d’onde ; cône_
La sensibilité spectrale des cônes résulte en réalité de quoi?
De l’effet combiné de 3 types de cônes possédant des spectres d’absorption spectrale différents.
Cônes bleus (S cônes)
Principalement sensibles aux longueurs d’onde courtes, avec sensibilité maximale à 419 nm
Cônes verts (M cônes)
Principalement sensibles aux longueurs d’onde moyennes, avec sensibilité maximale à 531 nm.
Cônes rouges (L cônes)
Principalement sensibles aux longueurs d’onde élevées, avec sensibilité maximale à 558 nm.
De quoi dépend la sensibilité spectrale particulière des différents types de photorécepteurs?
Du type d’opsine qui se trouve dans son segment externe.
Rétine : 5 couches cellulaires
1- Couche des photorécepteurs
2- Couche des cellules horizontales
3- Couche des cellules bipolaires
4- Couche des cellules amacrines
5- Couche des cellules ganglionnaires
Que constate-t-on dans la rétine?
Un degré important de convergence dans l’organisation rétinienne. Notamment, chaque oeil compte environ 126 M de photorécepteurs, mais seulement 1 M de fibres dans son nerf optique
Phénomène de convergence
Situation ou un neurone reçoit des signaux de nombreux autres neurones
Le niveau de convergence entre les photorécepteurs et les cellules ganglionnaires est beaucoup plus élevé pour quel type de photorécepteurs?
Beaucoup plus élevé pour les bâtonnets que les cônes.
Bâtonnets : 120 photorécepteurs = 1 cellule ganglionnaire
Cônes (moyenne) : 6 photorécepteurs = 1 cellule ganglionnaire. Dans la fovéa, la correspondance peut aller jusqu’à 1 = 1
La différence dans le taux de convergence pour les bâtonnets et les cônes est responsable de deux différences fonctionnelles importantes entre ces deux classes de photorécepteurs, lesquelles?
- Meilleure sensibilité des bâtonnets à l’énergie lumineuse
- Meilleure acuité visuelle (c.-à-d. perception des détails) pour les cônes que les bâtonnets.
Meilleure sensibilité des bâtonnets à l’énergie lumineuse
Du fait de la plus grande convergence des informations issues des bâtonnets, l’intensité lumineuse nécessaire (seuil) pour activer une cellule ganglionnaire connectée aux bâtonnets est moins grande que pour activer une cellule ganglionnaire liée aux cônes.
Sur la figure, pour une intensité lumineuse de 2 (unité arbitraire) arrivant aux cônes et aux bâtonnets, le phénomène de convergence fait que seules les cellules ganglionnaires liées aux bâtonnets émettent une réponse : meilleure sensibilité à la lumière.
Meilleure acuité visuelle
À l’inverse, parce qu’il y a moins de convergence pour les cônes, les détails sont mieux représentés, comme s’il y avait plus de pixels. Deux rayons lumineux cote à cote ou légèrement séparés vont produire la même réponse pour les bâtonnets (figure de gauche) alors que la réponse sera différente pour les cônes (figure de droite)
Acuité perceptive
Résolution spatiale du système perceptif. Une meilleure acuité permet de distinguer de plus petits détails. Une manière d’établir l’acuité est de mesurer la distance minimale nécessaire entre deux points pour que nous puissions les discriminer.
Notre acuité visuelle varie en fonction de quoi?
De la région rétinienne stimulée. La fovéa (centre du champ visuel) est la région rétinienne offrant l’acuité maximale. Plus on s’éloigne de la fovéa, plus l’acuité visuelle est réduite.
La réponse d’un neurone dépend de quoi?
De la somme (intégration) des messages qu’il reçoit.
Les messages que le neurones reçoit peuvent être ____ ou _______
Activateurs ou inhibiteurs
Circuit neuronal définition
Ensemble de neurones qui sont interconnectés par des synapses
Circuit linéaire définition
Sans convergence ni inhibition latérale
Circuit linéaire explication (se référer à images)
Lorsque le neurone B est activé par le récepteur 4, cela entraine une réponse de sa part (avec un taux de décharge arbitraire à 1).
Lorsque les autres récepteurs sont activés, l’information ne provient pas à B qui est activé toujours de la même façon (sans convergence).
Circuit avec convergence, mais uniquement excitation explication (se référer à images)
Lorsque le neurone B est activé par le récepteur 4, cela entraine une réponse de sa part (avec un taux de décharge arbitraire à 1).
Lorsque le neurone B est activé par les récepteurs 3 à 5, cela entraine une augmentation de la réponse de B, car ces récepteurs activent directement B.
Lorsque le neurone B est activé par les récepteurs 2 à 6, cela entraine une augmentation de la réponse de B, car les récepteurs 3 à 5 activent directement B, et les récepteurs 2 et 6 activent indirectement B en activant les neurones A et C qui sont excitateurs.
La somme des messages provenant des récepteurs 2 à 6 (5+) entraine une activation 5x plus importantes par rapport au cas ou seul le récepteur 4 est activé.
Circuit avec convergence, synapses, excitatrices et inhibitrices (se référer à images)
Lorsque le neurone B est activé par le récepteur 4, cela entraine une réponse de sa part (avec un taux de décharge arbitraire à 1).
Lorsque le neurone B est activé par les récepteurs 3 à 5, cela entraine une augmentation de la réponse de B, avec une augmentation du taux de décharge.
Les récepteurs 2 et 6 sont connectés indirectement au neurone B, et le message est transmis d’abord aux neurones A (pour le récepteur 2) et C (pour 6_. Les neurones A et C sont des neurones inhibiteurs qui vont exercer une inhibition latérale sur B.
La somme des messages provenant des récepteurs 2 à 6 (3+, 2-) entraine une activation similaire au cas ou seul le récepteur 4 est activé.
Les récepteurs 1-2 et 6-7 sont connectés indirectement au neurone B, et le message est transmis d’abord aux neurones A (pour le récepteur 2) et C (pour 6). Les neurones A et C sont des neurones inhibiteurs qui vont exercer une inhibition latérale sur B.
La somme des messages provenant des récepteurs 1 à 7 (3+, 4-) entraine une diminution de l’activation de B.
L’inhibition latérale a été observée et étudiée dans le cas du système visuel sur quoi? et pourquoi?
Sur la limule puisqu’elle possède une caractéristique importante pour nous : il est possible de stimuler un photorécepteur de manière isolée.
Stimulation lumineuse sur la limule : photorécepteur A et B
La stimulation lumineuse au niveau du photorécepteur A, entraine l’enregistrement d’une activité au niveau de l’électrode.
Lorsqu’on stimule A et B, l’activité en A diminue, d’autant plus que l’intensité augmente en B (+ ca augmente en B, + ça diminue en A)
Le site A reçoit donc une inhibition en provenance de B.
Puisque cette inhibition est transmise par des connexions latérales on appelle le phénomène inhibition latérale.
Sur le plan fonctionnel, quel est le rôle de l’inhibition?
L’accentuation des contrastes (en facilitant ainsi la détection).
L’accentuation des contrastes se produit à travers quoi?
À travers les connexions latérales réalisées par les cellules horizontales et amacrines de la rétine.
Comment l’inhibition latérale permet-elle d’expliquer l’illusion de la grille d’Hermann?
Le récepteur A est activé par la lumière arrivant à l’intersection et les autres récepteurs B, C, D et E par la lumière arrivant dans les corridors.
Les récepteurs envoient tous leurs informations aux cellules bipolaires et aux cellules ganglionnaires.
Les cellules bipolaires et ganglionnaires activées par les récepteurs B, C, D et E peuvent inhiber latéralement l’information fournie par le récepteur A.
Si A reçoit une intensité lumineuse de 100, cette réponse est inhibée par 10 + 10 + 10 + 10 = 40 du fait de l’inhibition de B, C, D et E.
Le même calcul est fait pour D, à la différence que les récepteurs qui entourent D sont dans la lumière (A et G) et dans le noir (F et H).
La réponse au niveau de D est moins atténuée qu’au niveau de A.
DU coup, nous devrions percevoir l’intersection (A) plus sombre que le corridor (D) et c’est ce qui se passe lorsqu’on voit des points gris aux intersections.
(Le phénomène n’est pas stable, d’autres mécanismes entrent en jeu).
Au niveau des cellules ganglionnaires, on constate des champs récepteurs concentriques de deux types complémentaires, lesquelles?
Centre excitateur et périphérie inhibitrice et centre inhibiteur et périphérie excitatrice.
Zone excitatrice
La présentation d’une stimulation lumineuse dans cette portion du champ récepteur augmente la fréquence de l’influx nerveux
Zone inhibitrice
La présentation d’une stimulation lumineuse dans cette portion du champ récepteur réduit la fréquence de l’influx nerveux et peut même en bloquer la production. Le retrait de la stimulation lumineuse dans cette portion du champ récepteur est accompagné d’une augmentation transitoire de la fréquence de l’influx nerveux (réponse “off).
Cellules ganglionnaires à centre avec “zone excitatrice” fonctionnement (se référer à images)
A : stimulation à l’extérieur du champ récepteur. (réponse espacée différement)
B : stimulation exclusive de la zone centrale (excitatrice) du champ récepteur (bcp de réponse)
C : stimulation exclusive de la zone périphérique (inhibitrice) du champ récepteur (pas de réponse).
Petite partie de la zone centrale : réponse fréquente
Toute zone centrale : réponse ++ fréquente
Toute zone centrale + un peu zone inhibitrice : réponse - fréquente
Toute zone centrale et toute zone inhibitrice : réponse — fréquente.
Dernier dessin cours 4 :
Ce circuit neuronal illustre les connexions susceptibles de produire les champs récepteurs concentriques observés au niveau des cellules ganglionnaires.
Pour le traitement de l’information : contribution essentielle de ?
De la convergence et de l’inhibition
Au niveau des cellules ganglionnaires, la représentation visuelle n’est plus en termes ___________________ comme c’est le cas au niveau des photorécepteurs
D’Intensité lumineuse et de composition spectrale
Les champs récepteurs concentriques des cellules ganglionnaires représentent plutôt quoi?
Le contraste
