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L3SVTE - Cours 3 - Physiologie sensorielle 2
Sarah Marchand
Created on February 17, 2025
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Transcript
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2 -L3SVTe
Sarah Marchand - Doctorante au CerCo
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PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
INDEX
PRESENTATION
LES FONCTIONS SENSORIELLES
QUESTIONS
LA VISION
PROGRAMME
LA PROPRIOCEPTION
AUJOURD'HUI
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
presentation
Doctorat au CerCo (CNRS/UT3)
Co-encadrement: Jean-Baptiste DURAND et Alexandra SEVERAC CAUQUILSujet: Investir l'espace - Stimulation vestibulaire pour étudier la perception du mouvement de soi
Licence et Master à l'Université Toulouse III
Licence Biologie Cellulaire et Physiologie (BCP)Master Neurosciences Comportement et Cognition (NCC)
Stages
Sarah Marchand
Licence: Parasiologie des petits ruminants (ENVT)Master 1: Modèle de stress post-traumatique chez la souris (CRCA)Master 2: Psychologie cognitive chez le chien (Vienne, Autriche)
Doctorante au CerCo
sarah.marchand@cnrs.fr
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
questions
UNE QUESTION?
sarah.marchand@cnrs.fr
Requirements
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
PROGRAMME
UE Neurosciences - KSTE6AF1
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
RAPPELS ET AUDITION
Rappels
Récepteur sensoriel = cellule sensorielle Soit une cellule qui n'est pas nerveuse et qui transmet le potentiel de récepteur à une cellule nerveuse (neurone), qui déclenchera ou non un potentiel d'action (PA).Soit un neurone, qui recevra le potentiel de récepteur et qui déclenchera ou non un PA. Trois types de récepteurs selon leur localisation : 1. Extérorécepteurs : Situés en surface, ils détectent les stimuli provenant du milieu extérieur (ex. : récepteurs cutanés du toucher, de la température, de la douleur). 2. Propriorécepteurs : Localisés à l’intérieur des muscles, des tendons et des articulations, ils renseignent sur la position du corps et l’intensité des efforts (ex. : fuseaux neuromusculaires, organes tendineux de Golgi). 3. Intérorécepteurs : Présents dans les organes internes, ils captent les informations sur l’état du milieu intérieur (ex. : barorécepteurs, chémorécepteurs).
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
RAPPELS ET AUDITION
Rappels
Le codage de l’intensité du stimulus repose sur deux mécanismes principaux : Codage en amplitude (potentiel de récepteur, PR) : L’amplitude du potentiel de récepteur varie en fonction de l’intensité du stimulus, mais ce signal n’est pas propagé sur de longues distances. Codage en fréquence (potentiels d’action, PA) : Lorsque la dépolarisation dépasse un seuil, des potentiels d’action sont générés, et leur fréquence est proportionnelle à l’intensité du stimulus.
Exemple : Dans les neurones sensoriels olfactifs, une concentration plus élevée d’une molécule odorante entraîne une augmentation de la fréquence des potentiels d’action, permettant ainsi de coder l’intensité de l’odeur perçue.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
RAPPELS ET AUDITION
Rappels
L’intensité du signal sensoriel est déterminée par deux aspects clés : Seuil de réponse : Il correspond à l’intensité minimale du stimulus nécessaire pour déclencher une réponse du récepteur sensoriel. Sélectivité : Chaque récepteur est plus sensible à certaines caractéristiques spécifiques du stimulus (ex. : fréquence sonore pour les cellules auditives).
Exemple : Dans la cochlée, les cellules ciliées auditives présentent des seuils de réponse variables en fonction de la fréquence des sons. Certaines cellules réagissent préférentiellement aux sons aigus (fréquences élevées), tandis que d’autres répondent aux sons graves (fréquences basses). Cela permet un codage précis des fréquences sonores perçues.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
RAPPELS ET AUDITION
Tonotopie
La tonotopie dans la cochlée est l'organisation spatiale des cellules auditives en fonction de la fréquence des sons : Les sons aigus (haute fréquence) activent les cellules ciliées situées à la base de la cochlée. Les sons graves (basse fréquence) activent les cellules ciliées situées à l'apex (extrémité) de la cochlée.Cette organisation permet un codage précis des fréquences sonores et est conservée tout au long des voies auditives jusqu'au cortex auditif primaire.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : l’oeil et la localisation de la rétine
La rétine est une fine membrane nerveuse tapissant le fond de l’œil. Elle échantillonne l’image visuelle et convertit la lumière en signaux électriques, transmis au cortex par le nerf optique. Fovéa : vision précise, riche en cônes Périphérie rétinienne : vision nocturne, riche en bâtonnets. Point aveugle : zone où il n’y a aucun photorécepteur, qui correspond à la papille optique, l’endroit où le nerf optique quitte l’œil pour transmettre l’information au cerveau.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : l’oeil et la localisation de la rétine
La réfraction de la lumière est essentielle pour former une image nette sur la rétine. La cornée est le principal élément réfractif de l'œil : elle courbe fortement les rayons lumineux pour les diriger vers le cristallin. Le cristallin ajuste la focalisation grâce à son élasticité, permettant l'accommodation pour voir nettement à différentes distances. Ces deux structures assurent que l'image projetée sur la rétine est inversée et réduite, mais le cerveau la remet dans le bon sens lors du traitement visuel.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
Une coupe de la rétine révèle plusieurs types de cellules organisées en couches, qui jouent un rôle crucial dans la détection et la transmission des informations visuelles. 1. Photorécepteurs Bâtonnets : Sensibles à la lumière faible, ils sont responsables de la vision nocturne (scotopique) et détectent les nuances de gris. Ils sont répartis principalement dans la périphérie de la rétine. Cônes : Sensibles à la lumière vive, ils sont responsables de la vision des couleurs (photopique) et de la perception des détails fins. Ils sont concentrés dans la fovéa, la zone centrale de la rétine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
2. Cellules bipolaires : Elles relaient l'information des photorécepteurs (bâtonnets et cônes) vers les cellules ganglionnaires. Elles jouent un rôle important dans la transmission de l'information visuelle en traitant des aspects de la lumière et de la couleur.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
2. Cellules bipolaires : Elles relaient l'information des photorécepteurs (bâtonnets et cônes) vers les cellules ganglionnaires. Elles jouent un rôle important dans la transmission de l'information visuelle en traitant des aspects de la lumière et de la couleur. 3. Cellules horizontales : Elles assurent une communication latérale entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires. Elles sont impliquées dans l'intégration des signaux lumineux et dans le traitement de la vision des contrastes.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
2. Cellules bipolaires : Elles relaient l'information des photorécepteurs (bâtonnets et cônes) vers les cellules ganglionnaires. Elles jouent un rôle important dans la transmission de l'information visuelle en traitant des aspects de la lumière et de la couleur. 3. Cellules horizontales : Elles assurent une communication latérale entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires. Elles sont impliquées dans l'intégration des signaux lumineux et dans le traitement de la vision des contrastes.4. Cellules amacrines : Ces cellules interviennent entre les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires. Elles sont impliquées dans l'intégration du signal et la modulation de la réponse des cellules ganglionnaires, influençant notamment la vision dynamique et la réponse à la lumière.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
5. Cellules ganglionnaires : Ce sont les neurones qui transmettent l'information visuelle sous forme de potentiels d'action aux voies visuelles, via le nerf optique, jusqu'au cerveau. Leurs axones forment le nerf optique et leur rôle est de transmettre l'information traitée par la rétine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Anatomie : les constituants de la rétine
5. Cellules ganglionnaires : Ce sont les neurones qui transmettent l'information visuelle sous forme de potentiels d'action aux voies visuelles, via le nerf optique, jusqu'au cerveau. Leurs axones forment le nerf optique et leur rôle est de transmettre l'information traitée par la rétine. 6. Cellules gliales (comme les cellules de Müller) : Elles apportent un soutien structural et métabolique aux autres cellules rétiniennes. Elles aident à maintenir l'intégrité de la rétine et à gérer la récupération de l'excès de neurotransmetteurs.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
La rétine : les spécificités anatomo-fonctionnelles des photorécepteurs
Bâtonnets : Nombreux (environ 120 millions), surtout en périphérie de la rétine. Sensibles à la lumière faible, responsables de la vision nocturne et périphérique, mais moins précis.Cônes : Moins nombreux (environ 6-7 millions), concentrés principalement dans la fovéa (au centre de la rétine). Responsables de la vision des couleurs et de la haute acuité visuelle, grâce à leur concentration dans la fovéa.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
La rétine : les spécificités anatomo-fonctionnelles des photorécepteurs
Les bâtonnets sont répartis sur toute la rétine, mais leur concentration est beaucoup plus élevée dans la périphérie. Ils sont absents dans la fovéa, la zone centrale de la rétine, qui est dédiée aux cônes. Les cônes sont très concentrés dans la fovéa, la zone centrale de la rétine, qui est responsable de l'acuité visuelle fine. Leur densité diminue rapidement à mesure que l'on s'éloigne du centre de la rétine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Spécificité des photorécepteurs : les différentes visions
Les trois types de vision sont :1. Vision scotopique (faible lumière) : Utilisation des bâtonnets, vision en noir et blanc, faible résolution.2. Vision mésopique (lumière intermédiaire) : Bâtonnets et cônes actifs, perception partielle des couleurs et détails.3. Vision photopique (forte lumière) : Utilisation des cônes, vision des couleurs et détails fins.Chaque type correspond à des conditions d’éclairage spécifiques et à l’activation des photorécepteurs.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : la phototransduction
La phototransduction est le processus par lequel la lumière est convertie en un signal électrique dans la rétine. Lorsqu'un photon est absorbé par un pigment visuel (comme la rhodopsine), cela déclenche une cascade biochimique qui réduit les niveaux de GMPc, fermant ainsi les canaux Na+. Cela provoque une hyperpolarisation de la membrane des photorécepteurs, diminuant la libération de glutamate. Ce changement est détecté par les cellules bipolaires et transmis au cerveau, permettant ainsi la perception visuelle.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : la phototransduction
Lorsqu'un photon est absorbé par la rhodopsine dans les bâtonnets, cela active une cascade biochimique. La rhodopsine déclenche l'activation de la transducine, qui active la phosphodiestérase (PDE). La PDE réduit le niveau de GMPc, ce qui ferme les canaux ioniques Na+. Cela empêche l'entrée de Na+ et provoque une hyperpolarisation de la membrane du photorécepteur.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : la phototransduction
La rhodopsine est un pigment visuel présent dans les bâtonnets de la rétine. C'est une protéine membranaire composée de rétinal, une forme de vitamine A, et d'une protéine appelée opsine. Lorsqu'un photon de lumière frappe la rhodopsine, il induit un changement de conformation du rétinal, ce qui déclenche une cascade biochimique à l'origine de la phototransduction.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : la phototransduction
L'activation de la transducine (protéine G) suit l'absorption d'un photon par la rhodopsine. La transducine active à son tour une phosphodiestérase (PDE), une enzyme qui hydrolyse le GMPc (guanosine monophosphate cyclique). La diminution des niveaux de GMPc entraîne la fermeture des canaux ioniques Na+ et Ca2+ dans la membrane des bâtonnets. Cela conduit à une hyperpolarisation de la cellule photoréceptrice, modifiant ainsi le potentiel de membrane et générant un signal nerveux qui sera transmis au cerveau.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Spécificité des photorécepteurs : les courants entrants
Pour les bâtonnets : un seul photon peut suffire à déclencher une réponse. Leur réponse est persistante, c'est-à-dire qu'elle continue même après l'excitation par un photon. Cela permet aux bâtonnets d'être sensibles à des niveaux de lumière faibles, adaptés à la vision nocturne (scotopique).Pour les cônes : il faut environ 100 photons pour déclencher une réponse mesurable. Après stimulation, la réponse des cônes retourne à la ligne de base en 200 ms, ce qui reflète leur adaptation plus rapide et leur rôle dans la vision en lumière forte (photopique). Ces caractéristiques permettent aux cônes de répondre rapidement aux changements de lumière et de contribuer à la vision des couleurs.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Spécificité des photorécepteurs : les spectres d’absorption et la répartition des opsines
Bâtonnets : sensibles à la lumière faible (vision scotopique), ils possèdent une seule opsine (rhodopsine), avec une absorption maximale dans la zone bleue-verte (~498 nm). Cônes : responsables de la vision des couleurs (vision photopique), ils contiennent trois types d'opsines, chacune sensible à une couleur spécifique : Cônes S : lumière bleue (~430 nm) Cônes M : lumière verte (~530 nm) Cônes L : lumière rouge (~560 nm)
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Transmission au neurone bipolaire : L'hyperpolarisation des photorécepteurs influence les cellules bipolaires, qui peuvent se dépolariser ou hyperpolariser en fonction du type de synapse (excitatrice ou inhibitrice) avec le photorécepteur. Activation des cellules ganglionnaires : Les cellules bipolaires transmettent leur signal aux cellules ganglionnaires. Si la cellule bipolaire est dépolarisée (suite à une réduction de l'inhibition), elle stimule les cellules ganglionnaires, générant ainsi des potentiels d'action (PA). Propagation du PA : Les PA produits par les cellules ganglionnaires sont ensuite transmis par leurs axones, qui forment le nerf optique, vers les centres visuels du cerveau. Ainsi, les PA des cellules ganglionnaires sont la forme finale du signal nerveux, qui représente l'information visuelle traitée par la rétine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Les cellules bipolaires et ganglionnaires de la rétine peuvent être classées en centre ON et centre OFF en fonction de leur réponse à la lumière. Cellules bipolaires à centre ON : Activées par une augmentation de la lumière. Elles se dépolarisent lorsque les photorécepteurs libèrent moins de glutamate, ce qui se produit lorsque la lumière augmente. Cellules bipolaires à centre OFF : Activées par une diminution de la lumière. Elles se dépolarisent lorsque les photorécepteurs libèrent plus de glutamate, ce qui se produit lorsque la lumière diminue.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Les cellules ganglionnaires suivent le même principe :Cellules ganglionnaires à centre ON : Transmettent des signaux en réponse à une augmentation de la lumière.Cellules ganglionnaires à centre OFF : Transmettent des signaux en réponse à une diminution de la lumière.Cela permet une détection précise des changements d'intensité lumineuse et des contrastes dans le champ visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Les cellules ganglionnaires suivent le même principe :Cellules ganglionnaires à centre ON : Transmettent des signaux en réponse à une augmentation de la lumière.Cellules ganglionnaires à centre OFF : Transmettent des signaux en réponse à une diminution de la lumière.Cela permet une détection précise des changements d'intensité lumineuse et des contrastes dans le champ visuel.
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La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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LA VISION
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La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
La fréquence de décharge d'une cellule ganglionnaire à centre ON est maximale lorsque la lumière est projetée sur le centre de son champ récepteur. En s'éloignant du centre, la fréquence diminue progressivement, car la stimulation lumineuse devient moins intense et peut même provoquer une inhibition sur la périphérie du champ récepteur. Cela permet de coder la position et l'intensité de la lumière dans le champ visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
La fréquence de décharge d'une cellule ganglionnaire à centre ON est maximale lorsque la lumière est projetée sur le centre de son champ récepteur. En s'éloignant du centre, la fréquence diminue progressivement, car la stimulation lumineuse devient moins intense et peut même provoquer une inhibition sur la périphérie du champ récepteur. Cela permet de coder la position et l'intensité de la lumière dans le champ visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Le pourtour d'une cellule ganglionnaire à centre ON est la zone périphérique de son champ récepteur. Contrairement au centre, où la cellule est excitée par la lumière, le pourtour est inhibé par la lumière. Lorsque la lumière est projetée sur le pourtour, la fréquence de décharge de la cellule ganglionnaire diminue, voire cesse, en raison de l'inhibition. Cela contraste avec la réponse positive du centre qui augmente la décharge en réponse à la lumière. Cette configuration centre-périphérie permet aux cellules ganglionnaires de coder les contrastes dans le champ visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Physiologie : les cellules ganglionnaires et le PA
Le pourtour d'une cellule ganglionnaire à centre ON est la zone périphérique de son champ récepteur. Contrairement au centre, où la cellule est excitée par la lumière, le pourtour est inhibé par la lumière. Lorsque la lumière est projetée sur le pourtour, la fréquence de décharge de la cellule ganglionnaire diminue, voire cesse, en raison de l'inhibition. Cela contraste avec la réponse positive du centre qui augmente la décharge en réponse à la lumière. Cette configuration centre-périphérie permet aux cellules ganglionnaires de coder les contrastes dans le champ visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La rétine, 1er niveau de traitement
Résumé
La lumière qui atteint la rétine est captée, puis codée1/ Au niveau des photorécepteurs : la phototransduction = apparition du potentiel récepteurIl existe 2 types de photorécepteurs, aux particularités anatomiques et fonctionnelles- Haute acuité - Haute sensibilité2/ au niveau des cellules ganglionnaires : génération du potentiel d’actionDeux classes : ON et OFF- Augmentation et diminution de luminance - Arrangement centre-pourtour - Informations contraste, limites objets
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
1. Nerf optique : Les signaux électriques sont transmis via les cellules ganglionnaires de la rétine qui forment le nerf optique. 2. Chiasma optique : Les fibres provenant de la rétine nasale croisent celles de la rétine temporale. Cela permet que l'information de l'hémichamp visuel gauche soit envoyée au côté droit du cerveau et vice versa. 3. Tractus optique : Conduit l'information vers le corps genouillé latéral du thalamus. 4. Corps genouillé latéral : Relaient l'information visuelle vers le cortex visuel primaire (V1), situé dans le lobe occipital.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Voie dorsale (lien avec le "où" et le "mouvement") : Elle est impliquée dans la localisation des objets et leur mouvement dans l'espace. Elle dirige l'information vers le cortex pariétal pour analyser la position et le déplacement des objets. Voie ventrale (lien avec le "quoi" et la reconnaissance) : Elle est responsable de l'identification des objets (forme, couleur, etc.) et envoie l'information vers le cortex temporal pour la reconnaissance des objets. Ces deux voies fonctionnent en parallèle pour offrir une perception visuelle complète.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Voie de l'accomodation et réflexe pupillaire
Accommodatif : Lorsqu'on regarde un objet de près, l'information visuelle passe par le nerf optique vers le noyau prétectal, puis au noyau d'Edinger-Westphal, activant le nerf oculomoteur et ajustant la courbure du cristallin pour une vision nette. Réflexe pupillaire : En réponse à une lumière intense, l'information de la rétine est envoyée au noyau prétectal, puis au noyau d'Edinger-Westphal, activant le nerf oculomoteur et provoquant la constriction de la pupille pour protéger la rétine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Voies oculomotrices
Elles contrôlent les mouvements des yeux et sont impliquées dans la régulation de la position des yeux et l'accommodation. Elles font intervenir plusieurs nerfs: oculomoteur (III) - majorité des mouvements oculaires, en particulier la convergence, la flexion du cristallin pour l’accommodation et la réflexe pupillaire -, trochléaire (IV) - mouvement du muscle oblique supérieur -, abducens (VI) - contrôle le muscle droit latéral, permettant l'abduction-. Les voies oculomotrices sont régulées par plusieurs noyaux (noyau caudé, substance noire, noyau abducens, ...) dans le tronc cérébral, et les aires corticales visuelles et préfrontales participent à la coordination des mouvements volontaires des yeux, y compris les saccades et les poursuites.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Champ et angles visuels
Angle visuel : l'angle sous lequel un objet est perçu par l'œil. Il dépend de la taille de l'objet et de la distance à laquelle il se trouve. Un objet plus grand ou plus proche occupe un angle visuel plus grand.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Champ et angles visuels
Champ visuel monoculaire : correspond à la vision d'un seul œil, avec une zone limitée par les bords du champ de vision, soit environ 60° vers le côté nasal, 100° vers le côté temporal, 60° vers le bas et 60° vers le haut. Champ visuel binoculaire : désigne la zone où les champs visuels des deux yeux se superposent. Cela donne une vision stéréoscopique (en 3D) qui permet la perception de la profondeur. La zone binoculaire centrale est donc plus large et couvre environ 120°. Limites: le champ visuel est limité par l'orbite oculaire, la structure du nez, les paupières et d'autres obstacles anatomiques. En moyenne, l'humain a un champ visuel total de 180° environ, mais la partie centrale est la plus fonctionnelle pour la vision détaillée.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Champ et angles visuels
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Champ et angles visuels
1. Rétine : Les champs visuels droit et gauche sont captés par la rétine opposée dans chaque œil. 2. Chiasma optique : Les fibres de la rétine nasale croisent la ligne médiane, tandis que celles de la rétine temporale restent du même côté. 3. Tractus optique : Après le chiasma, les informations des champs visuels sont envoyées au côté opposé via les tractus optiques. 4. Corps genouillé latéral (CGL) : Le thalamus relaie les informations visuelles avant de les envoyer vers V1, où le traitement visuel initial se produit. Le champ visuel gauche est traité dans l'hémisphère droit et vice versa.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Le corps genouillé latéral, relais principal
Les cellules ganglionnaires transmettent les informations visuelles au CGL. Il existe trois types de cellules ganglionnaires : Cellules parasols : grandes, ont un rôle dans la détection du mouvement et la vision en basse lumière, envoient des informations aux couches magnocellulaires du CGL, associées au traitement de l'information dynamique. Cellules midgets : petites, détection des détails fins et discrimination des couleurs, projettent vers les couches parvocellulaires du CGL. Cellules bistratifiées : détection de certaines informations visuelles spécifiques (lumière bleue, couleur, ...), projettent vers les couches koniocellulaires du CGL.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Projection de la rétine sur les CGL
La projection de la rétine sur les corps genouillés latéraux (CGL) suit une organisation rétinotopique. Les cellules ganglionnaires de la rétine, comme les parasols, midgets, et bistratifiées, projettent vers différentes couches des CGL : magnocellulaires, parvocellulaires et koniocellulaires, respectivement. Les informations visuelles sont croisées au niveau du chiasma optique mais restent séparées par hémichamp dans les CGL, permettant un traitement spatial précis avant l'envoi vers le cortex visuel.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Le corps genouillé latéral, relais principal
Cellules ganglionnaires : - Parasols : couche magnocellulaire - Midgets : couche parvocellulaire - Bistratifiée : couche koniocellulaire
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les voies visuelles
Arrivée dans le cortex
L'information visuelle provenant des rétines est relayée par le corps genouillé latéral et envoyée vers le cortex visuel primaire (V1) dans la scissure calcarine. Les afférences de la rétine inférieure (champ visuel supérieur) projettent vers la partie supérieure de la scissure, tandis que celles de la rétine supérieure (champ visuel inférieur) se dirigent vers la partie inférieure de la scissure calcarine.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Le traitement cortical
La rétinotopie désigne l'organisation topographique de l'information visuelle dans le cortex. Cela signifie que les points adjacents de la rétine sont représentés de manière adjacente dans le cortex visuel primaire (V1). Les zones centrales de la rétine (comme la fovéa) sont représentées dans la région centrale du cortex visuel, tandis que les zones périphériques de la rétine sont projetées vers les régions plus périphériques de V1. Cette organisation permet une cartographie fidèle et continue de l'information visuelle à travers le cortex.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Le traitement cortical
Lorsque l'image visuelle atteint V1, elle est "déformée" en raison de la rétinotopie. Cette représentation topographique permet au cortex de traiter l'information de manière organisée. Le traitement de l'information visuelle dans V1 commence par une analyse des éléments de base de l'image, comme les contours, la couleur, et la fréquence spatiale (détails fins et larges). Une fois que cette information est traitée dans V1, elle est envoyée vers des zones corticales supplémentaires, comme les voies ventrale (pour l'identification des objets) et dorsale (pour la localisation et le mouvement), pour un traitement visuel plus approfondi et une interprétation de l'image dans le contexte du monde réel.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Lésions sur les voies visuelles et scotomes
Les lésions des voies visuelles peuvent entraîner des scotomes, qui sont des zones de perte de vision dans le champ visuel. Nerf optique droit : perte de vision dans le champ visuel droit (scotome monoculaire).Chiasma optique : perte des hémichamps périphériques (hémianopsie bitemporale).Tractus optique : perte de la moitié gauche de chaque champ visuel (hémianopsie homonyme). Cortex visuel primaire (V1) : scotomes corticaux (perte de vision dans des zones spécifiques du champ visuel).
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire (V1) sont des structures où les neurones répondent préférentiellement à des barres orientées dans une direction spécifique. Cette organisation a été mise en évidence par l’expérience classique de Hubel et Wiesel chez le chat.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire
Expérience chez le chat : - Une barre lumineuse est projetée sur un écran et déplacée devant les yeux du chat. - Des électrodes enregistrent l’activité neuronale dans V1. - Les neurones répondent fortement lorsque la barre a une orientation spécifique et faiblement ou pas du tout pour d’autres orientations. - Cette découverte a révélé l’existence de colonnes d’orientation, organisées de façon systématique dans V1, jouant un rôle clé dans l’analyse des formes et des contours.
PHYSIOLOGIE SENSORIELLE 2
LA VISION
De la rétine au cortex
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire
La pénétration verticale de l’électrode traverse une seule colonne d’orientation, où tous les neurones répondent à la même orientation. La pénétration oblique traverse plusieurs colonnes, révélant une progression graduelle des préférences d’orientation.Cela démontre l’organisation en colonnes et cartes d’orientation dans le cortex visuel primaire (V1).
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire
La réflectance optique est une technique d’imagerie qui mesure les variations de la lumière réfléchie par le tissu cérébral en réponse à une stimulation.Lorsqu’une région corticale est activée, il y a une augmentation de la consommation d’oxygène et des modifications du flux sanguin. Ces changements affectent la réflectance de la lumière.En analysant ces variations, on peut cartographier l’activité neuronale avec une résolution spatiale fine.
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LA VISION
De la rétine au cortex
Les colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire
L’imagerie optique chez le macaque permet de visualiser l’organisation des colonnes d’orientation dans le cortex visuel primaire (V1).En utilisant des techniques comme la réflectance optique après stimulation visuelle, on observe une cartographie en mosaïque où chaque colonne répond préférentiellement à une orientation spécifique du stimulus. Cette approche confirme la disposition en cartes d’orientation et leur organisation en motifs réguliers.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La convergence des informations binoculaires dans le cortex visuel primaire
Le CGL reçoit séparément les informations des deux yeux, chaque neurone restant monoculaire. En V1, ces informations commencent à se combiner dans les colonnes de dominance oculaire, principalement en couche III. Cette convergence binoculaire permet la perception de la profondeur et prépare les informations pour les voies visuelles dorsale et ventrale.
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LA VISION
De la rétine au cortex
La convergence des informations binoculaires dans le cortex visuel primaire
Le module cortical est une unité fonctionnelle de V1, contenant toutes les cellules nécessaires pour analyser une petite portion du champ visuel. Il inclut des colonnes de dominance oculaire (alternant œil gauche/droit) et des colonnes d'orientation, organisées en hypercolonnes. Ces colonnes répondent préférentiellement à des orientations spécifiques de stimuli, assurant un traitement détaillé des contours et des formes.
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LA VISION
De la rétine au cortex
De la rétine aux voies visuelles corticales extrastriées
1. Voie dorsale ("où") : du CGL vers MT (V5)Trajet : CGL (couches magnocellulaires) → V1 (couches 4Cα et 4B) → V2 (bandes épaisses) → MT (V5) → cortex pariétal (interaction visuo-motrice) Fonction : Analyse du mouvement, perception de la profondeur, coordination visuomotrice.2. Voie ventrale ("quoi") : du CGL vers V4Trajet : CGL (couches parvocellulaires et koniocellulaires) → V1 (couches 4Cβ et blobs) → V2 (bandes fines et interbandes) → V4 → cortex inférotemporal (reconnaissance des formes, vision fovéale)Fonction : Traitement des couleurs, des formes complexes et de la reconnaissance des objets.
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