OBJECTIF
I. Les aires cérébrales permettent une représentation mentale des stimulus
• A.Les nerfs optiques conduisent les messages nerveux visuels au cerveau
• B. L'information visuelle est traitée dans le lobe occipital
TP 1. Reconnaissance visuelle des mots
• C. Complémentarité entre fonctions visuelles et mémoire
• D. Des substances chimiques peuvent perturber la vision
• L'essentiel
II. La plasticité cérébrale permet l'apprentissage
• A. Le cortex visuel s'organise au cours du développement
• B. La plasticité cérébrale permet l'apprentissage et la mémoire
• L'essentiel
BILAN
I. Les aires cérébrales permettent une représentation mentale des stimulus
• A.Les nerfs optiques conduisent les messages nerveux visuels au cerveau
• B. L'information visuelle est traitée dans le lobe occipital
TP 1. Reconnaissance visuelle des mots
• C. Complémentarité entre fonctions visuelles et mémoire
• D. Des substances chimiques peuvent perturber la vision
• L'essentiel
II. La plasticité cérébrale permet l'apprentissage
• A. Le cortex visuel s'organise au cours du développement
• B. La plasticité cérébrale permet l'apprentissage et la mémoire
• L'essentiel
BILAN
● Le message nerveux généré au niveau de la rétine est conduit jusqu'au cerveau. Les informations visuelles sont alors interprétées et confrontées à la mémoire.
● On cherche à préciser comment le stimulus lumineux est interprété par le cerveau.
L'IRM
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale bien adaptée à l'observation des tissus mous comme le système nerveux central (encéphale et moelle épinière) et ne présente aucun danger pour le sujet. Elle permet d'obtenir des coupes (tomographies) en 2D ou 3D de l'intérieur du corps selon trois plans de référence perpendiculaires aux trois axes de polarité (voir cours de seconde) :
- le plan coronal (ou frontal), perpendiculaire à l'axe dorso-ventral, divise le corps en 2 parties l'une ventrale et l'autre dorsale;
- le plan axial (ou transversal), perpendiculaire à l'axe antéro-postérieur, divise le corps 2 parties l'une supérieure (ou antérieure) et l'autre inférieure (ou postérieure) ;
- le plan sagittal, perpendiculaire à l'axe gauche droite, divise le corps en 2 parties, l'une droite et l'autre gauche (il ne passe pas forcément par le plan de symétrie bilatérale).
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale bien adaptée à l'observation des tissus mous comme le système nerveux central (encéphale et moelle épinière) et ne présente aucun danger pour le sujet. Elle permet d'obtenir des coupes (tomographies) en 2D ou 3D de l'intérieur du corps selon trois plans de référence perpendiculaires aux trois axes de polarité (voir cours de seconde) :
- le plan coronal (ou frontal), perpendiculaire à l'axe dorso-ventral, divise le corps en 2 parties l'une ventrale et l'autre dorsale
- le plan axial (ou transversal), perpendiculaire à l'axe antéro-postérieur, divise le corps 2 parties l'une supérieure (ou antérieure) et l'autre inférieure (ou postérieure) ;
- le plan sagittal, perpendiculaire à l'axe gauche droite, divise le corps en 2 parties, l'une droite et l'autre gauche (il ne passe pas forcément par le plan de symétrie bilatérale).
Organisation de l'encéphale (IRM)
On appelle encéphale le contenu de la boîte crânienne. L'encéphale (a, coupe sagittale) est formé du tronc cérébral auquel sont reliés le cervelet, à l'arrière, et le cerveau, au dessus. Le cerveau (b) est formé de deux hémisphères (droit et gauche). Sur chaque hémisphère on distingue extérieurement 4 lobes (c) : le lobe frontal à l'avant, le lobe pariétal au dessus, le lobe temporal sur le côté et le lobe occipital à l'arrière. Un cinquième lobe, le lobe lymbique, n'est visible qu'en coupe.
Images obtenue avec EduAnatomist (individu 1232)
On appelle encéphale le contenu de la boîte crânienne. L'encéphale (a, coupe sagittale) est formé du tronc cérébral auquel sont reliés le cervelet, à l'arrière, et le cerveau, au dessus. Le cerveau (b) est formé de deux hémisphères (droit et gauche). Sur chaque hémisphère on distingue extérieurement 4 lobes (c) : le lobe frontal à l'avant, le lobe pariétal au dessus, le lobe temporal sur le côté et le lobe occipital à l'arrière. Un cinquième lobe, le lobe lymbique, n'est visible qu'en coupe.
Images obtenue avec EduAnatomist (individu 1232)
Cerveau humain en coupe sagittale
(flèche = sillon calcarin qui permet de repérer le cortex visuel primaire (aire V1))
Le tissu nerveux du cerveau est constitué de substance blanche, formée de fibres nerveuses en profondeur, et de substance grise ou cortex, formée des corps cellulaires des neurones, en surface. Elle présente de nombreux replis, ou circonvolutions, séparés par des sillons. De la substance grise est également présente à l'intérieur du cerveau sous forme de noyaux gris.
Images (modifiées) : www.chups.jussieu.fr
(flèche = sillon calcarin qui permet de repérer le cortex visuel primaire (aire V1))
Le tissu nerveux du cerveau est constitué de substance blanche, formée de fibres nerveuses en profondeur, et de substance grise ou cortex, formée des corps cellulaires des neurones, en surface. Elle présente de nombreux replis, ou circonvolutions, séparés par des sillons. De la substance grise est également présente à l'intérieur du cerveau sous forme de noyaux gris.
Images (modifiées) : www.chups.jussieu.fr
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1 Coupe axiale du crâne - 2 coupe coronale du crâne - 3 Nerf optique - 4 Chiasma optique
Après les globes oculaires (1G), les fibres nerveuses, issues des cellules ganglionnaires de la rétine, forment deux nerfs optiques (3 et flèche en 1 et 2) qui se croisent au niveau du chiasma optique (1C et 4) en arrivant dans le cerveau.
Images (modifiées) 1 www.bmb.leeds.ac.uk et Visible Human Project - 2 www.chups.jussieu.fr - 3 et 4 The whole brain Atlas http://www.med.harvard.edu
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1 Coupe axiale du crâne passant par les voies optiques (IRM) - 2 Tractus optique - 3 Fissure calcarine -
Au delà du chiasma les voies optiques (1) se poursuivent par le tractus optique (2) dans chacun des deux hémisphères et aboutissent au niveau du cortex visuel primaire (dit V1) qui se situe sur les berges de la fissure calcarine (3) avec laquelle il s'enfonce dans la profondeur du lobe occipital.
Image : 1 SVT 1eS, Bordas 2011 p. 313 - 2 et 3 The whole brain Atlas http://www.med.harvard.edu
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1 Coupe axiale du crâne passant par les voies optiques (IRM) - 2 Tractus optique - 3 Fissure calcarine -
Au delà du chiasma les voies optiques (1) se poursuivent par le tractus optique (2) dans chacun des deux hémisphères et aboutissent au niveau du cortex visuel primaire (dit V1) qui se situe sur les berges de la fissure calcarine (3) avec laquelle il s'enfonce dans la profondeur du lobe occipital.
Image : 1 SVT 1eS, Bordas 2011 p. 313 - 2 et 3 The whole brain Atlas http://www.med.harvard.edu
Patient ayant perdu la vue, suite à une hémorragie cérébrale
L'hémorragie est révélée par la zone sombre, à l'arrière du cerveau (flèche). La zone touchée correspond à l'aire visuelle primaire (aire V1). Le reste du cortex et les yeux continuent de fonctionner.
Image : SVT 1eS, Belin 2011 p. 308
L'hémorragie est révélée par la zone sombre, à l'arrière du cerveau (flèche). La zone touchée correspond à l'aire visuelle primaire (aire V1). Le reste du cortex et les yeux continuent de fonctionner.
Image : SVT 1eS, Belin 2011 p. 308
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1 Conséquences de sections accidentelles des voies visuelles - 2 Interprétation
Le chiasma permet aux fibres conduisant les messages nerveux provenant de la partie gauche du champ visuel de chaque œil de se diriger vers l'hémisphère droit du cerveau et à celles conduisant les messages nerveux provenant de la partie droite du champ visuel de chaque œil de se diriger vers l'hémisphère gauche (60% des fibres croisent au niveau du chiasma et 40% continuent du même côté).
1 Sciences 1e ES/L, Hatier 2011 p. 3 - 2 www.vetopsy.fr
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1 Conséquences de sections accidentelles des voies visuelles - 2 Interprétation
Le chiasma permet aux fibres conduisant les messages nerveux provenant de la partie gauche du champ visuel de chaque œil de se diriger vers l'hémisphère droit du cerveau et à celles conduisant les messages nerveux provenant de la partie droite du champ visuel de chaque œil de se diriger vers l'hémisphère gauche (60% des fibres croisent au niveau du chiasma et 40% continuent du même côté).
1 Sciences 1e ES/L, Hatier 2011 p. 3 - 2 www.vetopsy.fr
L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet de mesurer l'augmentation du débit sanguin dans un tissu en relation avec son activité biologique. Cette technique est fondée sur le fait que l'hémoglobine du sang perturbe la résonance magnétique des noyaux d'hydrogène de son voisinage. Cette perturbation dépend de la charge de l'hémoglobine en dioxygène. Quand l'organe s'active le débit du sang oxygéné augmente et entraîne la modification du signal de résonance.
Aires corticales activées lors d'une tâche sensorielle de vision des couleurs (IRMf)
Des stimulus visuels colorés ou non sont présentés au sujet. Une image fonctionnelle des régions davantage activées par les stimulus colorés est ainsi produite puis on la superpose à une image anatomique. On met ici en évidence une aire visuelle spécialisée dans la perception des formes et des couleurs (aire V4) située au niveau du lobe occipital.
Images obtenues avec EduAnatomist (individu 131331)
Des stimulus visuels colorés ou non sont présentés au sujet. Une image fonctionnelle des régions davantage activées par les stimulus colorés est ainsi produite puis on la superpose à une image anatomique. On met ici en évidence une aire visuelle spécialisée dans la perception des formes et des couleurs (aire V4) située au niveau du lobe occipital.
Images obtenues avec EduAnatomist (individu 131331)
Aires corticales activées lors d'une tâche sensorielle de vision des mouvements (IRMf)
On présente à des sujets des stimulus soit en mouvement, soit immobiles. On en déduit les régions davantage activées par les stimulus en mouvement. On met ici en évidence l'aire visuelle spécialisée dans la perception des mouvements (aire V5) située au niveau de la région temporo-occipitale.
Images obtenues avec EduAnatomist (individu 131331)
On présente à des sujets des stimulus soit en mouvement, soit immobiles. On en déduit les régions davantage activées par les stimulus en mouvement. On met ici en évidence l'aire visuelle spécialisée dans la perception des mouvements (aire V5) située au niveau de la région temporo-occipitale.
Images obtenues avec EduAnatomist (individu 131331)
Les aires fonctionnelles visuelles impliquées dans la vision des mouvements sont donc distinctes des aires impliquées dans la vision des couleurs.
La zone de reconnaissance des mots est d'autant plus activée que les lettres sont connues, fréquentes, associables et correspondent à un mot réel.
Image 1 : SVT 1eS, Nathan 2011 p. 360
Perception visuelle et interprétation (1)
Ouvrir l'image ci-contre et lire le texte rapidement.
Chez un lecteur entraîné un mot est analysé dans son ensemble, comme une entité, et non syllabe par syllabe ou lettre par lettre. Ce n'est pas le cas chez un enfant qui apprend à lire.
Ouvrir l'image ci-contre et lire le texte rapidement.
Chez un lecteur entraîné un mot est analysé dans son ensemble, comme une entité, et non syllabe par syllabe ou lettre par lettre. Ce n'est pas le cas chez un enfant qui apprend à lire.
Perception visuelle et interprétation (2)
Regarder l'image et dire rapidement à haute voix la couleur et non pas le mot.
Le temps nécessaire à l'identification de la couleur est beaucoup plus long lorsque le mot est incongruent (le mot "bleu" écrit en "rouge") que lorsque le mot est congruent (le mot "rouge" écrit en rouge) ou neutre (le mot "lion" écrit en rouge). Il existe un effet d'interférence, ou effet Stroop, provoqué par la lecture automatique du mot.
Adaptation du test de de Stroop
Regarder l'image et dire rapidement à haute voix la couleur et non pas le mot.
Le temps nécessaire à l'identification de la couleur est beaucoup plus long lorsque le mot est incongruent (le mot "bleu" écrit en "rouge") que lorsque le mot est congruent (le mot "rouge" écrit en rouge) ou neutre (le mot "lion" écrit en rouge). Il existe un effet d'interférence, ou effet Stroop, provoqué par la lecture automatique du mot.
Adaptation du test de de Stroop
Reconnaissance d'un visage (IRMf)
La présentation d'une image brouillée (1) entraîne une tentative de reconnaissance par le cortex occipital, la mémoire ne peut pas intervenir. La présentation d'un visage inconnu (2) entraîne l'activation d'une aire associative, pour un visage connu (3) une aire frontale intervient dans sa reconnaissance. Il n'existe pas d'aire spécifique de LA mémoire car d'une part il existe de multiples formes de mémoire (texte, visage, conduite automobile, événements...) et, d'autre part, les aires qui interviennent dans la mémoire ont aussi d'autres fonctions.
Image (modifiée) : SVT 1eS, Nathan 2011 p. 357
La présentation d'une image brouillée (1) entraîne une tentative de reconnaissance par le cortex occipital, la mémoire ne peut pas intervenir. La présentation d'un visage inconnu (2) entraîne l'activation d'une aire associative, pour un visage connu (3) une aire frontale intervient dans sa reconnaissance. Il n'existe pas d'aire spécifique de LA mémoire car d'une part il existe de multiples formes de mémoire (texte, visage, conduite automobile, événements...) et, d'autre part, les aires qui interviennent dans la mémoire ont aussi d'autres fonctions.
Image (modifiée) : SVT 1eS, Nathan 2011 p. 357
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1. Les aires visuelles corticales (cortex occipital) - 2. Relations entre les aires visuelles - 3. Cortex inférotemporal et cortex pariétal
Le cortex visuel primaire (aire V1 en 1 et 2 ) reçoit les fibres nerveuses en provenance de la rétine et communique notamment avec le cortex visuel secondaire (aire V2). L’analyse des stimulus visuels se poursuit ensuite dans de nombreuses autres aires visuelles tertiaires ou aires associatives (V3, V4, V5 (ou MT), PO, etc.).
Il existe deux grands systèmes de traitement de l'information visuelle (3) : la voie ventrale qui s’étend vers le lobe inférotemporal et serait impliquée dans la reconnaissance (forme, couleur...) des objets d'une part (voie du "quoi") et la voie dorsale qui se projette vers le lobe pariétal et serait essentielle à la localisation des objets (voie du "où"). Source : lecerveau.mcgill.ca
Images : 1 www.vetopsy.fr - 2 lecerveau.mcgill.ca - 3 projet-innovant.fr (modifiée)
L'ergot du seigle
L'ergotisme (lien externe) est une très grave intoxication due l'ergot du seigle (lien externe) (flèche) qui est un champignon parasite des céréales contenant naturellement de l'ergotamine. Celle-ci provoque notamment des convulsions et des hallucinations car elle perturbe la transmission du message nerveux entre deux neurones successifs au niveau cérébral.
Image : fr.academic.ru
L'ergotisme (lien externe) est une très grave intoxication due l'ergot du seigle (lien externe) (flèche) qui est un champignon parasite des céréales contenant naturellement de l'ergotamine. Celle-ci provoque notamment des convulsions et des hallucinations car elle perturbe la transmission du message nerveux entre deux neurones successifs au niveau cérébral.
Image : fr.academic.ru
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1. Image psychédélique - 2. Affiches psychédéliques
Le LSD (de l'allemand Lysergesäurediethylamid) est une drogue hallucinogène obtenue par synthèse à partir de l'acide lysergique voisin de l'ergotamine. Les perturbations visuelles provoquées par les dogues hallucinogènes, notamment le LSD, ont déclenché, dans les années 1960 un courant artistique : le psychédélisme qui s'inspire des perceptions sensorielles (visuelles et auditives) ressenties sous l'effet des drogues hallucinogènes.
Images :1illusionfolie.kazeo.com -2 dessin-peinture.aceboard.fr
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1. Image psychédélique - 2. Affiches psychédéliques
Le LSD (de l'allemand Lysergesäurediethylamid) est une drogue hallucinogène obtenue par synthèse à partir de l'acide lysergique voisin de l'ergotamine. Les perturbations visuelles provoquées par les dogues hallucinogènes, notamment le LSD, ont déclenché, dans les années 1960 un courant artistique : le psychédélisme qui s'inspire des perceptions sensorielles (visuelles et auditives) ressenties sous l'effet des drogues hallucinogènes.
Images :1illusionfolie.kazeo.com -2 dessin-peinture.aceboard.fr
Une synapse
D'un neurone à l'autre, la transmission du message nerveux se fait par l'intermédiaire de synapses. Lors de l'arrivée d'un message nerveux à l'extrémité du neurone présynaptique (N pré) les vésicules de neurotransmetteur (V) déversent une partie de leur contenu dans l'espace synaptique (ES). Le neurotransmetteur se fixe alors sur des récepteurs spécifiques portés par le neurone postsynaptique (N post). Cela peut déclencher la naissance d'un nouveau message nerveux. La fixation du neurotransmetteur sur le récepteur se fait par complémentarité de conformation.
Images : 1 www.univ-orleans.fr - 2 www.myspace.com/lasynapse
D'un neurone à l'autre, la transmission du message nerveux se fait par l'intermédiaire de synapses. Lors de l'arrivée d'un message nerveux à l'extrémité du neurone présynaptique (N pré) les vésicules de neurotransmetteur (V) déversent une partie de leur contenu dans l'espace synaptique (ES). Le neurotransmetteur se fixe alors sur des récepteurs spécifiques portés par le neurone postsynaptique (N post). Cela peut déclencher la naissance d'un nouveau message nerveux. La fixation du neurotransmetteur sur le récepteur se fait par complémentarité de conformation.
Images : 1 www.univ-orleans.fr - 2 www.myspace.com/lasynapse
Organisation de la synapse au niveau de zone de contact (MET) : A Au repos ; B Lors de l'arrivée d'un message nerveux
1 Vésicule de neurotransmetteur ; 2 Membrane présynaptique ; 3 Espace synaptique ; 4 membrane postsynaptique ; 5 Ouverture d'une vésicule synaptique à la surface de la membrane présynaptique.
Le franchissement de l'espace synaptique par le message nerveux se fait par voie chimique (neurotransmetteur).
Image : Sciences Nathan 1e ES/L, 2011 p. 77
1 Vésicule de neurotransmetteur ; 2 Membrane présynaptique ; 3 Espace synaptique ; 4 membrane postsynaptique ; 5 Ouverture d'une vésicule synaptique à la surface de la membrane présynaptique.
Le franchissement de l'espace synaptique par le message nerveux se fait par voie chimique (neurotransmetteur).
Image : Sciences Nathan 1e ES/L, 2011 p. 77
Les étapes de la transmission synaptique
1 Stockage du neurotransmetteur dans une vésicule ; 2 Arrivée du message nerveux présynaptique ; 3 Fusion de vésicules avec la membrane présynaptique ; 4 Libération du neurotransmetteur dans l'espace synaptique ; 5 Fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs de la membrane postsynaptique par complémentarité de conformation ; 6 Naissance du message nerveux postsynaptique ; 7 Inactivation rapide du neurotransmetteur par des enzymes ; 8 Recapture du neurotransmetteur. L'inactivation et/ou la recapture du neurotransmetteur permettent d'interrompre le message nerveux.
Image (modifiée) : SVT Nathan 1S, 2001 p. 215
1 Stockage du neurotransmetteur dans une vésicule ; 2 Arrivée du message nerveux présynaptique ; 3 Fusion de vésicules avec la membrane présynaptique ; 4 Libération du neurotransmetteur dans l'espace synaptique ; 5 Fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs de la membrane postsynaptique par complémentarité de conformation ; 6 Naissance du message nerveux postsynaptique ; 7 Inactivation rapide du neurotransmetteur par des enzymes ; 8 Recapture du neurotransmetteur. L'inactivation et/ou la recapture du neurotransmetteur permettent d'interrompre le message nerveux.
Image (modifiée) : SVT Nathan 1S, 2001 p. 215
Comparaison des molécules de sérotonine et de LSD
La sérotonine est l'un des nombreux neurotransmetteurs. Elle intervient dans diverses fonctions cérébrales (perception sensorielle, humeur, émotivité, sommeil...). La partie de la molécule qui se fixe sur le récepteur a une conformation semblable à celle d'une partie de la molécule de LSD. Les deux molécules peuvent se fixer sur le même récepteur.
Images obtenue avec le logiciel RasTop
La sérotonine est l'un des nombreux neurotransmetteurs. Elle intervient dans diverses fonctions cérébrales (perception sensorielle, humeur, émotivité, sommeil...). La partie de la molécule qui se fixe sur le récepteur a une conformation semblable à celle d'une partie de la molécule de LSD. Les deux molécules peuvent se fixer sur le même récepteur.
Images obtenue avec le logiciel RasTop
Activation des récepteurs à la sérotonine (IRMf)
Les tons froids correspondent à une activité faible, les tons chauds à une activité forte.
Les récepteurs spécifiques de la sérotonine sont largement répartis dans le cerveau (à gauche). Leur activité est augmentée par la consommation de LSD (à droite). On retrouve notamment le LSD dans les corps genouillés latéraux, principale zone de relais synaptique entre la rétine et le cortex visuel. Les molécules de LSD se fixent sur les récepteurs de la sérotonine, cela déclenche des messages nerveux sans qu'aucune stimulation n'ait eu lieu.
Image (modifiée) : SVT 1e S, belin 2011 p. 312)
Les tons froids correspondent à une activité faible, les tons chauds à une activité forte.
Les récepteurs spécifiques de la sérotonine sont largement répartis dans le cerveau (à gauche). Leur activité est augmentée par la consommation de LSD (à droite). On retrouve notamment le LSD dans les corps genouillés latéraux, principale zone de relais synaptique entre la rétine et le cortex visuel. Les molécules de LSD se fixent sur les récepteurs de la sérotonine, cela déclenche des messages nerveux sans qu'aucune stimulation n'ait eu lieu.
Image (modifiée) : SVT 1e S, belin 2011 p. 312)
Buvards imprégnés de LSD
La prise de LSD provoque des hallucinations visuelles et auditives. Elle provoque en outre des vertiges, des vomissements, ainsi que des troubles respiratoires et locomoteurs. Les prises répétées entraînent une diminution du renouvellement des récepteurs à la sérotonine sur les membranes des neurones postsynaptiques, l'effet de la drogue diminue donc peu à peu (accoutumance). Pour obtenir un effet constant le consommateur doit alors augmenter les doses de drogue. Enfin, le LSD peut causer des troubles psychiatriques durables dès la première prise (états dépressifs, phobies, sensations d'angoisse et même des tentatives de suicide).
Image : fr.wikipedia.org
La prise de LSD provoque des hallucinations visuelles et auditives. Elle provoque en outre des vertiges, des vomissements, ainsi que des troubles respiratoires et locomoteurs. Les prises répétées entraînent une diminution du renouvellement des récepteurs à la sérotonine sur les membranes des neurones postsynaptiques, l'effet de la drogue diminue donc peu à peu (accoutumance). Pour obtenir un effet constant le consommateur doit alors augmenter les doses de drogue. Enfin, le LSD peut causer des troubles psychiatriques durables dès la première prise (états dépressifs, phobies, sensations d'angoisse et même des tentatives de suicide).
Image : fr.wikipedia.org
Champignons hallucinogènes
La psilocybine est contenue dans des champignons hallucinogènes. Son mode d'action est voisin de celui du LSD. Parmi ses divers effets elle induit des distorsions visuelles ou auditives, provoque des visions extraordinairement colorées, en mouvements kaléidoscopiques où l'usager se perd dans un monde imaginaire. Les champignons à psilocybine peuvent causer des accidents psychiatriques graves et durables, parfois dès la première prise. On parle alors de « syndrome post-hallucinatoire persistant » (bad trip), à savoir angoisses, phobies, état confusionnel, dépression voire bouffées délirantes aiguës.
Image : source non communiquée
La psilocybine est contenue dans des champignons hallucinogènes. Son mode d'action est voisin de celui du LSD. Parmi ses divers effets elle induit des distorsions visuelles ou auditives, provoque des visions extraordinairement colorées, en mouvements kaléidoscopiques où l'usager se perd dans un monde imaginaire. Les champignons à psilocybine peuvent causer des accidents psychiatriques graves et durables, parfois dès la première prise. On parle alors de « syndrome post-hallucinatoire persistant » (bad trip), à savoir angoisses, phobies, état confusionnel, dépression voire bouffées délirantes aiguës.
Image : source non communiquée
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1 Comprimés d'ecstasy - 2 Mode d'action synaptique de l'ecstasy
L'ecstasy est une drogue de synthèse qui en a, entre autres, des effets hallucinogènes. L'ecstasy n'agit pas en mimant les effets de la sérotonine, mais il favorise, sa libération et empêche sa recapture par le neurone présynaptique. Il en résulte que le neurotransmetteur s'accumule dans la fente synaptique et agit davantage sur le neurone postsynaptique. Les amphétamines et la cocaïne agissent de manière comparable avec d'autres neurotransmetteurs.
Images : 1 www.interieur.gouv.fr - Source : lecerveau.mcgill.ca
2 1 Comprimés d'ecstasy - 2 Mode d'action synaptique de l'ecstasy
L'ecstasy est une drogue de synthèse qui en a, entre autres, des effets hallucinogènes. L'ecstasy n'agit pas en mimant les effets de la sérotonine, mais il favorise, sa libération et empêche sa recapture par le neurone présynaptique. Il en résulte que le neurotransmetteur s'accumule dans la fente synaptique et agit davantage sur le neurone postsynaptique. Les amphétamines et la cocaïne agissent de manière comparable avec d'autres neurotransmetteurs.
Images : 1 www.interieur.gouv.fr - Source : lecerveau.mcgill.ca
D'une manière générale toutes les substances psychotropes agissent au niveau synaptique en provoquant soit l'accumulation, soit l'élimination d'un neurotransmetteur, soit encore en mimant son action ou en l'inhibant.
Alcool et le champ visuel
Même en dessous du seuil toléré, l'alcool perturbe la vision par une mauvaise appréciation des distances et une diminution de l'étendue du champ de vision. Le cannabis a, entre autres, des effets comparables.
Image : Sciences 1e ES/L, Bordas 2011, p. 73
Même en dessous du seuil toléré, l'alcool perturbe la vision par une mauvaise appréciation des distances et une diminution de l'étendue du champ de vision. Le cannabis a, entre autres, des effets comparables.
Image : Sciences 1e ES/L, Bordas 2011, p. 73
Principales voies visuelles dans le cerveau ● Le nerf optique achemine le message nerveux issu de l'œil jusqu'au cerveau où il est conduit (via une chaîne neuronique) jusqu'au cortex visuel primaire (aire V1) situé sur le lobe occipital du cerveau. L’imagerie fonctionnelle (IRMf) permet d’observer que plusieurs aires corticales (aire secondaire ou V2, tertiaire ou associative V3 puis V4 pour les formes colorées ou V5 pour les mouvements) du lobe occipital participent alors au traitement du message visuel selon la nature du stimulus (forme, couleur, mouvement).
● Au delà, l'exploitation de l'information visuelle nécessite une collaboration entre les fonctions visuelles et la mémoire. Le lobe temporal (voie ventrale) semble impliqué dans la reconnaissance des formes ou des couleurs alors que le lobe pariétal (voie dorsale) semble essentiel à la localisation des objets et à la perception des mouvements. La perception visuelle apparaît alors comme une représentation mentale des stimulus visuels perçus.
● Des substances comme le LSD miment l'action des neurotransmetteurs (comme la sérotonine) qui interviennent dans la transmission du message visuel entre deux neurones successifs. Cela génère des messages visuels sans stimulation lumineuse externe, ou hallucinations, qui peuvent dériver vers des perturbations cérébrales graves et définitives.
On appelle développement l'ensemble des transformations par lesquelles passe un être vivant pluricellulaire depuis la fécondation jusqu'à la maturité sexuelle (à ne pas confondre avec la croissance).
Organisation du cortex visuel primaire (chez le singe)
On injecte dans l'œil gauche un traceur radioactif transporté de neurone en neurone jusqu'au cortex primaire qui est ensuite observé par autoradiographie.
On injecte dans l'œil gauche un traceur radioactif transporté de neurone en neurone jusqu'au cortex primaire qui est ensuite observé par autoradiographie.
Les fibres nerveuses conduisant les messages en provenance de la rétine forment une série alternée de bandes claires (car marquées pour l'œil gauche) et sombres (car non marquées pour l'œil droit), d'environ 0,5 mm de large chez le macaque, correspondant à chacun des deux yeux et appelés colonnes de dominance oculaire (image de gauche). La même expérience est réalisée sur un singe dont on a suturé l'œil droit entre l'âge de 2 jours et celui de 18 mois (image de droite). On observe que les colonnes correspondant à l'œil gauche se sont élargies au détriment de celles correspondant à l'œil droit.
Image : SVT 1S, Belin 2011 p. 314
Image : SVT 1S, Belin 2011 p. 314
Expérience individuelle et maturation du cortex visuel chez le chat
Témoin. Les neurones de la classe 1 sont exclusivement stimulés par l'œil droit, ceux de la classe 7 sont exclusivement stimulés par l'œil gauche, ceux de la classe 4 sont indifféremment stimulés par les deux yeux tandis que les autres sont surtout stimulés par l'œil droit (classes 2 et 3) ou par l'œil gauche (5 et 6). La classe 00 correspond à des neurones qui ne peuvent être stimulés par aucun œil.
Expérience 1. Occlusion de l'œil droit entre l'ouverture des yeux (1 semaine) et 2,5 mois. La mesure est réalisée à 38 mois. La cécité corticale de l'œil droit est définitive alors que l'œil fonctionne (= amblyopie).
Expérience 2. Occlusion de l'œil droit entre 12 et 38 mois (le chat est adulte à 6 mois). Après l'expérience, la vision binocualire normale se réinstalle rapidement.
Bilan. Il existe une période critique dans le développement du cortex visuel au cours de laquelle des circuits nerveux se mettent en place (des connexions entre neurones se réalisent).
Image : SVT 1S, Bordas p. 330 et Neurosciences, PURVES, De Boeck p. 563 et suivantes
Témoin. Les neurones de la classe 1 sont exclusivement stimulés par l'œil droit, ceux de la classe 7 sont exclusivement stimulés par l'œil gauche, ceux de la classe 4 sont indifféremment stimulés par les deux yeux tandis que les autres sont surtout stimulés par l'œil droit (classes 2 et 3) ou par l'œil gauche (5 et 6). La classe 00 correspond à des neurones qui ne peuvent être stimulés par aucun œil.
Expérience 1. Occlusion de l'œil droit entre l'ouverture des yeux (1 semaine) et 2,5 mois. La mesure est réalisée à 38 mois. La cécité corticale de l'œil droit est définitive alors que l'œil fonctionne (= amblyopie).
Expérience 2. Occlusion de l'œil droit entre 12 et 38 mois (le chat est adulte à 6 mois). Après l'expérience, la vision binocualire normale se réinstalle rapidement.
Bilan. Il existe une période critique dans le développement du cortex visuel au cours de laquelle des circuits nerveux se mettent en place (des connexions entre neurones se réalisent).
Image : SVT 1S, Bordas p. 330 et Neurosciences, PURVES, De Boeck p. 563 et suivantes
Réaffectation du cortex visuel chez l'Homme
Lorsqu'un voyant lit du braille les yeux bandés, son cortex visuel ne régit pas. Par contre la même tâche effectuée par une personne non-vayante depuis l'âge de 3 ans et entraînée à la lecture du braille mobilise les aires visuelles pour une sensation tactile.
Source de l'image non communiquée.
Lorsqu'un voyant lit du braille les yeux bandés, son cortex visuel ne régit pas. Par contre la même tâche effectuée par une personne non-vayante depuis l'âge de 3 ans et entraînée à la lecture du braille mobilise les aires visuelles pour une sensation tactile.
Source de l'image non communiquée.
Apprentissage et plasticité cérébrale chez l'Homme adulte (IRMf)
Deux groupes de volontaires voyants sont entraînés à lire le braille de manière intensive pendant 5 jours. Un groupe porte en permanence un bandeau (jour 1) privant de toute stimulation visuelle, l'autre non. Le groupe ayant les yeux bandés apprend beaucoup plus vite le braille que l'autre. L'IRMf montre que cette capacité repose sur la reconversion des aires visuelles (jour 5) mais que celle-ci disparaît rapidement lorsque le sujets retrouvent la vue (jour 6).
Image : www.futura-sciences.com et www.plosone.org
Deux groupes de volontaires voyants sont entraînés à lire le braille de manière intensive pendant 5 jours. Un groupe porte en permanence un bandeau (jour 1) privant de toute stimulation visuelle, l'autre non. Le groupe ayant les yeux bandés apprend beaucoup plus vite le braille que l'autre. L'IRMf montre que cette capacité repose sur la reconversion des aires visuelles (jour 5) mais que celle-ci disparaît rapidement lorsque le sujets retrouvent la vue (jour 6).
Image : www.futura-sciences.com et www.plosone.org
La plasticité neuronale
Chaque neurone du cortex établit environ 10 000 connexions synaptiques avec d'autres neurones (points blancs sur l'image de gauche). Lors d'un apprentissage de nouvelles synapses s'établissent entre les neurones du cortex et d'autres peuvent disparaître. Il en résulte une modification des réseaux neuronaux dans le cerveau, c'est la plasticité cérébrale.
Image : SVT 1eS, Belin 2011 p. 316
Chaque neurone du cortex établit environ 10 000 connexions synaptiques avec d'autres neurones (points blancs sur l'image de gauche). Lors d'un apprentissage de nouvelles synapses s'établissent entre les neurones du cortex et d'autres peuvent disparaître. Il en résulte une modification des réseaux neuronaux dans le cerveau, c'est la plasticité cérébrale.
Image : SVT 1eS, Belin 2011 p. 316
(...) Une grande part de l'organisation du cerveau est innée : par exemple, les axones (fibres nerveuses) venant de la rétine se projettent toujours sur le corps genouillé latéral (CGL) et les neurones du CGL se projettent toujours sur le cortex visuel primaire ou sur d'autres territoires corticaux engagés dans la vision. Mais, au sein de ces grandes lignes fixées par une "enveloppe génétique", des processus de plasticité génèrent de la variabilité et cela à plusieurs niveaux : celui de la molécule, du neurone et de ses synapses, des réseaux de neurones, des réseaux de réseaux... le cerveau n'a donc rien d'un automate rigidement câblé. Au contraire chaque cerveau est unique. (...). La plasticité est déjà présente chez l'embryon. Dès que les neurones sont différenciés, le système nerveux montre une activité spontanée importante qui participe à la mise en place du réseau de l'adulte. Des neurones meurent, d'autres persistent, les synapses se forment, se multiplient, certaines sont stabilisées, d'autres éliminées. (...) Il existe donc une variabilité épigénétique (du cerveau).
Jean-Pierre Changeux, Les dossiers de la Recherche, n° 40 Le cerveau, août 2010
" (...) L’écriture est une invention trop récente pour avoir influencé l’évolution génétique humaine. Son apprentissage ne peut donc reposer que sur un "recyclage" de régions cérébrales préexistantes, initialement dédiées à d’autres fonctions mais suffisamment plastiques pour se réorienter vers l’identification des signes écrits et leur mise en liaison avec le langage parlé.(...)
Chez les analphabètes l’aire visuelle de l’hémisphère gauche qui, chez les lecteurs, décode les mots écrits répond à une fonction proche : la reconnaissance visuelle des objets et des visages. Dans cette région, au cours de l’apprentissage, la réponse aux visages diminue légèrement à mesure que la compétence de lecture augmente, et l’activation aux visages se déplace partiellement dans l’hémisphère droit. Le cortex visuel se réorganise donc, en partie, par compétition entre l’activité nouvelle de lecture et les activités plus anciennes de reconnaissance des visages et des objets. Aujourd’hui, on ne sait pas si cette compétition entraîne des conséquences fonctionnelles pour la reconnaissance ou la mémoire des visages. (...)"
Source : Impact de l’apprentissage de la lecture sur le cerveau www.inserm.fr
Chez les analphabètes l’aire visuelle de l’hémisphère gauche qui, chez les lecteurs, décode les mots écrits répond à une fonction proche : la reconnaissance visuelle des objets et des visages. Dans cette région, au cours de l’apprentissage, la réponse aux visages diminue légèrement à mesure que la compétence de lecture augmente, et l’activation aux visages se déplace partiellement dans l’hémisphère droit. Le cortex visuel se réorganise donc, en partie, par compétition entre l’activité nouvelle de lecture et les activités plus anciennes de reconnaissance des visages et des objets. Aujourd’hui, on ne sait pas si cette compétition entraîne des conséquences fonctionnelles pour la reconnaissance ou la mémoire des visages. (...)"
Source : Impact de l’apprentissage de la lecture sur le cerveau www.inserm.fr
● La mise en place du phénotype fonctionnel du système cérébral impliqué dans la vision repose à la fois sur :
- des structures cérébrales innées (anatomie et histologie du cerveau (fissuration, scissures, circonvolutions, nature et position des neurones), sous contrôle génétique, issues de l'évolution et communes à tous les individus de l'espèce ;
- la propriété de neurones à modifier leurs connections synaptiques ce qui entraîne une modification des réseaux neuronaux tout au long de l'histoire personnelle, c'est la plasticité cérébrale.
● La plasticité cérébrale est particulièrement active au cours du développement mais, dans une moindre mesure, elle se poursuit tout au long de la vie. La sollicitation répétée des mêmes circuits neuroniques permet notamment la mise en mémoire nécessaire à la reconnaissance des formes ou d'un mot, l'apprentissage, ainsi que la possibilité de compenser une lésion. Le cerveau est un système dynamique, en perpétuelle reconfiguration.
● Dans le cerveau le message nerveux visuel parvient tout d'abord au cortex visuel, situé sur le lobe occipital, avant d'être interprété grâce à la collaboration entre les fonctions visuelles et la mémoire. La représentation visuelle peut être perturbée par certaines substances comme le LSD.
● Si l'organisation du cerveau est commandée par l'information génétique, la plasticité cérébrale fait du cerveau un système dynamique qui permet en permanence l'apprentissage et la mise en mémoire. Cette variabilité épigénétique fait que chaque cerveau est unique.
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Sitographie
Le cerveau à tous les niveaux - La vision
La vision (Acces INRP)