Cours 4 Flashcards
Notions de base de physique
La lumière est une radiation électromagnétique que nos yeux peuvent détecter.
C’est comme une onde d’énergie. Elle possède:
•Longueur d’onde: la distance entre 2 ondes successives
•Fréquence: nombre d’ondes par seconde
•Amplitude: la différence entre le creux et la pic de l’onde
L’énergie de la radiation électromagnétique est proportionnelle à sa fréquence
Le spectre électromagnétique
Notre système visuel ne peut détecter qu’une faible partie du spectre électromagnétique: la lumière visible, qui correspond à des longueurs d’ondes de 400 à 700nm.
Dans le spectre visible, les différentes longueurs d’ondes apparaissent comme des couleurs différentes.
3 sortes d’interactions entre la lumière et l’environnement:
Dans le vide, les ondes de la radiation électromagnétique se déplacent en ligne droite = rayons.
Dans notre monde, les rayons frappent les atomes et les molécules de l’atmosphère et les objets sur terre.
La réflexion: est le changement de direction des rayons de lumière heurtant un objet. La plus grande partie de ce que nous voyons provient de la lumière réfléchie par les objets.
L’absorption: est un transfert de l’énergie lumineuse à une particule ou à une surface.
Ex.- Peau au soleil: la lumière est absorbée et réchauffe le corps.
- Les surfaces de couleur noire absorbent l’énergie de toutes les longueurs d’onde. (Chandail noir au soleil = absorbe la chaleur)
La réfraction : est la déviation des rayons lumineux lorsqu’ils passent d’un milieu transparent à un autre. Si un rayon frappe l’eau, il va être dévié (à cause de la différence de vitesse de la lumière dans les 2 milieux): les milieux transparents de l’œil réfractent aussi les rayons lumineux pour former l’image sur la rétine.
L’anatomie de l’œil:
La pupille: est l’orifice permettant à la lumière d’entrer dans l’œil et d’atteindre la rétine.
L’iris: est un muscle circulaire qui contrôle l’ouverture (diamètre = jusqu’à 8mm dans le noir) de la pupille. Sa pigmentation donne à l’œil sa couleur.
La cornée: est la surface externe transparente de l’œil et recouvre la pupille et l’iris.
La sclérotique: (blanc de l’œil) forme la paroi dure du globe oculaire.
Muscles extra-oculaires: permettent les mouvements du globe oculaire dans les orbites (loge du crâne).
Conjonctive (bleu-gris sur dessin): membrane qui se replie à l’intérieur des paupières.
Nerf optique: axones des neurones de la rétine qui quittent l’œil par l’arrière pour aller au cerveau.
Image ophtalmoscopique de la rétine
L’ophtalmoscope permet de regarder à l’intérieur de l’œil à travers la pupille jusqu’à la rétine.
Disque optique: endroit où les fibres du nerf optique sortent de la rétine. Ne contient pas de photorécepteurs (tache aveugle).
Macula: partie de la rétine responsable de la vision centrale (par opposition à la vision périphérique). Absence de gros vaisseaux sanguins.
Fovéa: (Zone centrale de la macula) c’est la zone où l’acuité visuelle (la précision) est maximale. Elle contient uniquement des cônes (photorécepteurs pour la couleur)
Coupe transversale de l’œil
Lumière qui passe à travers la cornée et arrive sur la rétine
Humeur aqueuse: fluide qui se trouve entre la cornée et le cristallin.
Cristallin: structure transparente flexible qui permet à l’œil de s’adapter pour la vision à distance et rapprochée.
Ligaments suspenseurs du cristallin: retiennent le cristallin.
Muscles ciliaires: relient les ligaments suspenseurs à la sclérotique (blanc).
Humeur vitrée: fluide entre le cristallin et la rétine. Plus visqueux, sa pression sert à garder le globe oculaire sphérique
(Pression qui permet la forme avec la pression)
La rétine est la membrane sensible à la lumière qui se trouve au fond de l’œil.
Réfraction par la cornée
L’œil reçoit les rayons de lumière émis ou réfléchis par les objets environnants et les focalise sur la rétine pour former les images.
Les rayons de lumière qui entrent dans l’œil et frappent perpendiculairement la surface courbe de la cornée atteignent directement la rétine. Mais ceux qui frappent cette surface avec un angle sont déviés pour converger à l’arrière de l’œil.
*La distance focale: distance entre la surface de réfraction et le point de convergence des rayons.
Dioptrie: unité de mesure (valeur réciproque de la distance focale en mètres).
Pouvoir de réfraction (dioptrie) = 1/distance focale (m) *
Accommodation par le cristallin
Le cristallin contribue aussi à la réfraction (même si la cornée joue le rôle principal) particulièrement dans la vision de près.
Vision de loin: rayons de lumière presque parallèles: muscles ciliaires relaxés, ligaments suspenseurs s’étirent, le cristallin s’aplatit.
Vision de près: les rayons sont plus divergents (moins parallèles), la réfraction doit être plus forte pour les faire converger sur la rétine. Donc il y a modulation de la forme du cristallin = accommodation: Le cristallin devient plus arrondi, les muscles ciliaires se contractent rendant les ligaments suspenseurs détendus.
Correction de la vision (les défauts)
Hypermétropie: globe oculaire trop court = les rayons de lumière convergent en arrière de la rétine (IMAGE FLOU)
Correction: lentille convexe () = fait dévier la lumière vers le centre
Myopie: globe oculaire trop long = les rayons de lumière convergent en avant de la rétine (trop de réfraction) (IMAGE FLOU)
correction: lentille concave )( = repousse l’image vers la rétine
Chirurgie au laser: modifie la forme de la cornée
Organisation laminaire de la rétine
Prend petit carré de rétine et on voit 3 grandes couches de cellules
Les axones des cellules ganglionnaires recouvrent la rétine
Voir notes
Structure des photorécepteurs
La conversion des radiations électromagnétiques en signaux nerveux survient dans les photorécepteurs; il y en a 2 types: les bâtonnets et les cônes.
Les bâtonnets: long segment externe avec de nombreux disques et une concentration élevée en photopigments. 1000 x plus sensibles à la lumière que les cônes. Vision nocturne (sans couleur).
Les cônes: segment externe plus court et effilé avec relativement peu de disques. Vision diurne (colorée). Vision de jour
Les photopigments sensibles à la lumière sont présents dans les disques du segment externe des photorécepteurs. Ils absorbent la lumière et génèrent des modifications du potentiel de membrane.
Distribution des photorécepteurs dans la rétine
À 0 = fovéa (voir notes)
a) Les cônes sont principalement dans la partie centrale de la rétine, la fovéa, peu en périphérie.
- Les bâtonnets sont absents de la fovéa et se trouvent dans la rétine périphérique.
P.S. Il n’y a aucun cône ni bâtonnet sur la tache aveugle.
b) Dans la rétine centrale (fovéa), les cellules ganglionnaires reçoivent l’information visuelle d’un nombre limité de photorécepteurs,
- Au niveau périphérique chaque cellule ganglionnaire reçoit des informations d’un grand nombre de ces photorécepteurs.
c) La rétine centrale a un pouvoir discriminatif plus élevé.
· La rétine périphérique est plus apte à détecter les faibles intensités lumineuses
Coupe transversale au niveau de la fovéa
Au niveau de la fovéa, la couche des cellules ganglionnaires et la couche nucléaire interne sont déplacées latéralement, ce qui conduit à une activation directe des photorécepteurs par la lumière.
La lumière passe directement au cône à la place de passer par deux couches de cellules
La phototransduction
La phototransduction est la conversion par les photorécepteurs de l’énergie lumineuse en variation de potentiel de membrane.
Phototransduction dans les bâtonnets:
Les photopigments, sensibles à la lumière (dans les disques du segment externe), absorbent la lumière et génèrent des modifications du potentiel de membrane.
a) Dans l’obscurité, le potentiel de membrane du segment externe est -30mV. Les canaux Na+ sont ouverts et les ions Na+ entrent
b) La lumière active la rhodopsine (pigment photosensible présent dans les disques),
- Ce qui ferme les canaux Na+.
Lumière = fermeture des canaux Na+
c) Donc, les photorécepteurs sont hyperpolarisés en réponse à la lumière
Le plateau resterait si on gardait la lumière
Activation de la rhodopsine par la lumière (photo pigment agrandit)
Le pigment (protéine photosensible) des bâtonnets est la rhodopsine, qui est composée d’opsine et de rétinal. Lorsque le rétinal est activé par la lumière, il subit un changement de conformation qui conduit à l’activation de l’opsine. (rétinal actif devient droit)
Transduction de la lumière
a) Dans l’obscurité, les canaux Na+ sont ouverts et les ions Na+ entrent.
b) La lumière active la rhodopsine, qui active la protéine G transducine, qui active une enzyme (PDE), qui ferme les canaux Na+ et hyperpolarise la membrane.
Les récepteurs couplés aux protéines G et les photorécepteurs utilisent des mécanismes similaires.
a) La fixation d’un neurotransmetteur active les protéines G, qui par les messagers secondaires vont ouvrir ou fermer des canaux ioniques.
b) La lumière active l’opsine, qui active les protéines G dénommées transducine, qui, par des messagers secondaires, vont fermer les canaux Na+.
Sensibilité spectrale des cônes
La phototransduction est semblable dans les cônes, mais ceux-ci possèdent des types d’opsines qui ont des sensibilités différentes au spectre de la lumière.
Cônes bleus: activés par une longueur d’onde de 430nm.
Cônes verts: activés par une longueur d’onde de 530nm.
Cônes rouges: activés par une longueur d’onde de 560nm.
Formation des couleurs
La couleur que nous percevons est déterminée par l’activation relative des sous-types de cônes.
Les autres couleurs proviennent de contributions différentes des sous-types de cônes.
Ex. La couleur orange est un mélange de rouge et de jaune.
Projection rétinofuge
Les axones des cellules ganglionnaires qui sortent de la rétine passent au travers de trois structures: le nerf optique, le chiasma optique et le tractus optique.
Chiasma optique: décussation partielle des fibres rétinofuges
Hémichamps visuels droit et gauche
Les objets situés dans la partie binoculaire de l’hémichamp visuel gauche sont reproduits à la fois sur la rétine nasale de l’œil gauche et sur la rétine temporale de l’œil droit.
Comme au niveau du chiasma optique les fibres nerveuses de la partie nasale de la rétine gauche passent du côté droit, toute l’information concernant l’hémichamp visuel gauche est transmise au côté droit du cerveau
De même, les axones des cellules ganglionnaires de chaque rétine responsable de la détection des stimuli dans l’hémisphère droit se retrouvent dans le tractus optique gauche.
Toute l’image est rose gauche se retrouve sur le tractus optique droit et vice-versa
Voies visuelles impliquées dans la perception consciente.
La plupart des axones du tractus optique vont innerver le corps genouillé latéral (CGL) situé dans le thalamus dorsal. Les axones du CGL qui se projettent dans le cortex visuel primaire forment la radiation optique. Des lésions intervenant le long de la projection rétinofuge de l’œil au cortex entrainent la cécité.
Lésions crée des cécité partielle
Déficits visuels résultant de lésions de la voie rétinofuge – 1
a) La lésion du nerf optique du côté gauche entraine la perte totale de la vision par l’œil gauche (partie monoculaire de l’hémichamp visuel gauche seulement).
b) Si la lésion intervient sur le tractus optique gauche, la perte de la vision concernera le champ visuel droit de chaque œil
c) Si la lésion sépare au milieu le chiasma optique, seules les fibres qui croisent seront détruites, la vision périphérique de chaque œil sera affectée
Ce qui crée une lésion: AVC, accident sur la tête
Projection centrale des cellules ganglionnaires de la rétine
1. Régulation des rythmes circadiens
-hypothalamus : noyaux suprachiasmatiques
Certains axones vont vers les noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus.
Le noyau suprachiasmatique est le site majeur de notre horloge biologique interne. Il informe en permanence de la clarté ou de l’obscurité ambiante, et il synchronise les rythmes biologiques liés au cycle jour/nuit, donc le sommeil et l’éveil.
Projection centrale des cellules ganglionnaires de la rétine
2. Réflexe pupillaire: noyaux d’Edinger-Westphal
C’est un réflexe qui contrôle le diamètre de la pupille en réponse à l’intensité lumineuse.
Il permet une adaptation à la lumière et l’obscurité. Une plus forte intensité de lumière provoque la constriction de la pupille, tandis que l’obscurité provoque sa dilatation.
Ce réflexe régule l’intensité de lumière entrant dans l’œil.
Ce réflexe est consensuel: si on éclaire un seul œil, on provoque la constriction des pupilles dans les 2 yeux.
*Trajet: rétine - nerf optique - noyau EW (dans le mésencéphale sous les colliculus supérieurs) – nerfs oculomoteur (III) - sphincter pupillaire (muscle constricteur de la pupille). *
Projection centrale des cellules ganglionnaires de la rétine
3. Saccades oculaires: colliculus supérieur
Environ 10% des axones des cellules ganglionnaires de la rétine contactent le colliculus supérieur.
Celui-ci est impliqué dans la production des saccades oculaires, qui servent à repositionner le regard en réponse à de nouveaux stimuli. (But au départ = éviter le danger)
Le but d’une saccade oculaire est d’amener très rapidement l’image d’un objet sur la fovéa.
Le cortex visuel primaire = cortex strié
La cible majeure du CGL est le cortex visuel primaire
= aire 17 de Brodmann
= V1
= cortex strié.
Il se situe dans le lobe occipital; une grande partie s’étend sur la surface médiane de l’hémisphère entourant la scissure calcarine.
Organisation dans le cortex strié – 1
La représentation du champ visuel est déformée dans le cortex strié:
La partie centrale de la rétine est mieux représentée que la périphérie
La fovéa a une représentation disproportionnée par rapport au reste de la rétine : elle est sur-représentée.
Dans le cortex visuel primaire :
- La petite partie centrale de la rétine occupe toute la partie postérieure de V1,
- Alors que toute la région périphérique du champ visuel est analysée dans la région antérieure restante.
Le cortex visuel secondaire
Le cortex visuel primaire (V1) envoie une forte proportion de ses connexions au cortex visuel secondaire (V2)
Aires corticales qui contribuent à la perception visuelle
L’information arrive de la rétine sur le cortex visuel primaire (V1), puis est envoyé à V2 qui commence l’analyse des informations visuelles.
Ces aires visuelles (V1 et V2) sont entourées de nombreuses autres aires visuelles tertiaires ou associatives : V3, V4, V5, cortex inférotemporal (IT), etc. qui sont responsables de l’analyse plus poussée des informations visuelles, comme la forme, la couleur et le mouvement.
Traitement de l’information visuelle
L’analyse des stimuli visuels amorcée dans V1 et V2 se poursuit ensuite à travers deux grands systèmes corticaux de traitement de l’information visuelle.
La première est une voie ventrale qui s’étend vers le lobe temporal et serait impliquée dans la reconnaissance des objets.
La seconde est une voie dorsale qui se projette vers le lobe pariétal et serait essentielle à la localisation des objets (position spatiale, taille, déplacement/ mouvement).
La voie ventrale :
Aurait pour mission fondamentale de permettre la perception consciente, la reconnaissance et l’identification des objets en traitant leurs propriétés visuelles « intrinsèques» comme leur forme, leur couleur, etc.
La voie dorsale :
Aurait pour mission fondamentale d’assurer le contrôle de l’action (visuo-moteur). Elle traiterait les propriétés « extrinsèques» des objets; celles qui sont critiques pour leur saisie, comme leur position spatiale, leur orientation, leur taille et leur déplacement dans le champ visuel
