Cours 10 - Bases biologiques de la vision

Question 1

Quelle observation Tatsuji Inouye a-t-il faite durant la guerre russo-japonaise ?

Answer 1

Il a observé que des blessures à l’arrière de la tête affectaient la vision et que la partie affectée correspondait à la zone du cerveau touchée.

Question 2

Quelle est la seule partie réceptrice de l’œil ?

Answer 2

La rétine

Question 3

L’œil possède-t-il un mécanisme d’amplification ?

Answer 3

Non, sauf chez certains animaux comme le chat qui a un système d’amplification de la brillance.

Question 4

Qu’est-ce qu’un stimulus visuel?

Answer 4

Le stimulus visuel humain est une onde qui fait partie du spectre des ondes électro-magnétiques.

Question 5

Quelle partie du spectre électromagnétique constitue la lumière visible ?

Answer 5

Entre 400 et 700 nanomètres. La majorité de cette lumière est en fait de la lumière réfléchie. = stimulus
* Certains animaux arrivent à percevoir visuellement + que nous

Question 6

Pourquoi voit-on les objets ?

Answer 6

Car ils réfléchissent la lumière vers nos yeux.

Question 7

La perception des couleurs est-elle limitée à 7 couleurs, comme dans un arc-en-ciel ?

Answer 7

Non, il existe un nombre infini de couleurs, même si nous ne pouvons pas toutes les percevoir.

Question 8

Comment étaient les premiers yeux à l’époque de Cambrien?

Answer 8

Les 1er yeux, apparus à l’époque du Cambrien (il y a 570 à 500 millions d’années), étaient des taches oculaires
chez des animaux primitifs comme les vers plats. Ils pouvaient distinguer la lumière de l’obscurité, mais ne
permettaient pas de percevoir les caractéristiques de l’environnement.

Question 9

Quelle est la fonction de la cornée ?

Answer 9

La cornée, partie transparente de la sclérotique située à l’avant du globe oculaire (Laisse passer la lumière et
≠ translucide)
Laisser passer la lumière et contribuer à la focalisation.

Question 10

Quelle structure ajuste la taille de la pupille selon l’intensité lumineuse ?

Answer 10

L’iris - un muscle coloré qui ajuste la taille de la pupille selon l’intensité du stimulus visuel (Ce n’est donc pas la pupille qui se dilate, mais l’iris.)

Question 11

Pourquoi avons-nous un point aveugle dans l’œil ?

Answer 11

Car c’est l’endroit où les axones des cellules rétiniennes forment le nerf optique, sans photorécepteurs.

endroit où les axones des cellules
présentent dans la rétine se rejoignent pour former la dernière structure. Abs de cônes et bâtonnets. Cable pour le nerf optique. Lorsque problème, peut être un
décollement de la rétine qui débute. Lorsque notre vision arrive dans le point aveugle, le cerveau remplie les trous pour recréer une perception cohérente avec
les patterns autour de l’objet qu’on ne voit pas.

Question 12

Qu’est-ce que la sclérotique?

Answer 12

La sclérotique (ou « sclère »), ou « blanc de l’œil » - protège et donne sa forme au globe oculaire

Question 13

Qu’est-ce que la choroide?

Answer 13

La choroïde est la membrane intermédiaire du globe oculaire et continent les vaisseaux sanguins (rôle de support)

Question 14

Qu’est-ce que la pupille?

Answer 14

La pupille – un trou dans la membrane choroïde qui
laisse entrer la lumière dans l’œil (≠ filtre)

Question 15

Qu’est-ce que le cristallin?

Answer 15

Le cristallin – une lentille naturelle biconcave et dont la
courbure peut changer (redirige la lumière, devient +
dure et opaque avec le temps, génère problème
accommodation proche ou cataracte)

Question 16

Qu’est-ce que les ligaments suspenseurs?

Answer 16

Les ligaments suspenseurs (inférieurs et supérieurs)
qui peuvent déformer le cristallin

Question 17

Quelles sont les différences entre la chambre antérieure et postérieure?

Answer 17

La chambre antérieure – espace entre la cornée et l’iris-pupille, et qui contient l’humeur aqueuse (liquide)
* La chambre postérieure – espace interne du globe oculaire, et qui contient l’humeur vitrée (ou « corps vitré ») (dense, exerce pression pour maintenir les membranes en place

Question 18

Qu’est-ce que le nerf optique?

Answer 18

Le nerf optique - contient 1 million de fibres de nerf
optique conduisant les signaux au cerveau

Question 19

Quelles sont les différences entre le noir et le blanc?

Answer 19

La somme de toutes les longueurs d’onde = blanc
* Blanc/noir ≠ couleur. = brillance/intensité
* Moins de 20% réfléchit = noir
o ≠ abs de couleur.
o Important pour les contrastes
* + de 80% réfléchit = blanc

Question 20

Qu’est-ce que la fovéa?

Answer 20

Fovéa = contient JUSTE cônes. Lorsque nous regardons directement objet, son image se projette sur fovéa

Question 21

Qu’est-ce que la rétine périphérique?

Answer 21

La rétine périphérique (inclut toute la rétine en dehors de la fovéa) contient bâtonnets + cônes. Cependant,
il y a également de nombreux cônes dans la rétine périphérique. La fovéa est si petite (environ de la taille
de cette lettre « o ») qu’elle ne contient qu’environ 1% des cônes de la rétine, soit environ 50 000 sur les 6
millions de cônes présents
3. La rétine périphérique contient beaucoup + de bâtonnets que de cônes, car la rétine compte environ 120
millions de bâtonnets contre seulement 6 millions de cônes

Question 22

Qu’est-ce que la dégénérescence maculaire?

Answer 22

• • fréquente chez les personnes âgées
• Détruit la fovéa riche en cônes ainsi qu’une petite zone qui l’entoure.
• (Le terme macula est généralement utilisé en médecine pour désigner la fovéa
  et la petite région qui l’entoure.)
• Crée une zone aveugle dans la vision centrale, de sorte qu’une personne atteinte
  de cette condition perd la capacité de voir ce qu’elle regarde directement.

Question 23

Qu’est-ce que la rétinite pigmentaire?

Answer 23

Rétinite pigmentaire :
* Maladie génétique pouvant résulter en devenant aveugle dans les cas sévères
quand la fovéa est aussi touchée.
* La rétine périphérique dégénère d’abord les bâtonnets, entraînant une perte de
la vision périphérique. Cette condition est parfois appelée « vision en tunnel ».
* Solution : œil bionique : Un réseau d’électrodes implantées au fond de l’œil qui, grâce à une caméra montée sur des lunettes, envoie des signaux au système
visuel sur ce qui se passe dans le monde extérieur. Bien que l’œil bionique ne
restaure pas complètement la vision, il permet de distinguer les contrastes entre
la lumière et l’obscurité, comme la limite entre la fin et le début d’un objet.

Question 24

La lumière réfléchie par un objet pénètre dans l’œil et est focalisée sur la rétine grâce à un système optique
à 2 éléments : décrivez

Answer 24

o La cornée, qui est la membrane transparente recouvrant l’avant de l’œil, représente environ 80 % du pouvoir de focalisation de l’œil. Cependant, à l’instar des verres de lunettes, elle est fixe et ne peut pas ajuster la mise au point.

o Le cristallin, qui fournit les 20 % restants du pouvoir de focalisation, peut modifier sa forme pour ajuster la mise au point en fonction de la distance des objets. Ce changement de forme est rendu possible par l’action des muscles ciliaires, qui augmentent le pouvoir de focalisation du cristallin (sa capacité à courber la lumière) en accentuant sa courbure.

Question 25

Qu'est-ce que l'accomodation?

Answer 25

L'accommodation est le changement de forme du cristallin qui se produit lorsque les muscles ciliaires à l'avant de l'œil se contractent, augmentant ainsi la courbure du cristallin et l'épaississant. = inconscient

Question 26

Quelles sont les 3 erreurs réfractives?

Answer 26

Myopie Presbytie Hypermétropie

Question 27

Quels sont les deux types de photorécepteurs ? Lequel est le + prédominant dans la fovéa?

Answer 27

Cônes et batonnets et cônes sont plus présent La rétine contient divers types de cellules dont 2 seulement sont des récepteurs (photorécepteurs) : les bâtonnets et les cônes. * Les cônes sont les récepteurs pour les couleurs et sont sensibles aux lumières brillantes pendant les heures du jour. (Mais n’ont pas de couleurs. Longueurs d’onde, Courbe d’absorption pour chaque) * Les bâtonnets sont sensibles aux conditions de basse lumière, comme la nuit. (1 seul type de longueur d’onde, mais + sensible) * On trouve la plus grande concentration de cônes, donc l'acuité maximale, dans la région de la fovéa (ou « la macula » ou « tache jaune »). * Les segments externes constituent la partie du récepteur contenant des substances chimiques sensibles à la lumière, appelées pigments visuels, qui réagissent à la lumière et déclenchent des signaux électriques.

Question 28

Pourquoi les bâtonnets sont-ils plus sensibles à la lumière que les cônes

Answer 28

Car ils ont une plus grande convergence neuronale.

Question 29

Il y a 120 millions de bâtonnets et seulement 6 millions de cônes. Ils ont été initialement mis en évidence par leurs différentes courbes d'adaptation à la luminosité : expliquez

Answer 29

Les bâtonnets requièrent 20 à 30 minutes pour d'adapter entièrement à l'obscurité. o S’améliore graduellement et souvent luminosité diminue graduellement aussi o On peut voir une mini chandelle à 5-10km dans une obscurité totale o Font convergence neuronale : plusieurs cellules déchargent sur 1 neurone : ≠ meilleure résolution. o Long car sont fatigués de décharger dans le jour, = période réfractaire pour regénérer et s’adapter * Les cônes s'adaptent à la lumière (sortie de l'obscurité) en 3 à 4 minutes. = instantanément fonctionnel env. * Perception fonctionne juste avec la variation des stimulus

Question 30

Comment se fait la transduction dans les cônes et batonnets?

Answer 30

1. Les pigments visuels ont 2 parties : une longue protéine appelée opsine et un composant beaucoup plus petit et photosensible appelé rétinal. Lorsque les 2 pigments sont combinés, permet : absorber la lumière visible = 1ère étape de la transduction. * 2. Les rétinals changent de forme (plié → droit) = isomérisation Ce changement de forme et la séparation de l'opsine rendent la molécule plus claire, un processus appelé blanchiment du pigment visuel.

Question 31

Qu'est-ce que la courbe d'adaptation spectrale?

Answer 31

Les 2 récepteurs varient sur d'autres points : * Bâtonnets 100,000 x plus sensibles que les cônes en faible lumière * Les bâtonnets et les cônes sont tous les 2 sensibles à la couleur MAIS les bâtonnets ne sont sensibles qu'aux longueurs d'onde de 430nm à 610nm (ce qui exclut les violets et une grande partie des rouges), maximum à 500nm ALORS que les cônes sont sensibles à l'ensemble du spectre humain, soit 380nm à 760nm, maximum à 560nm. * Étudié grâce à la méthode de détection des seuils L’observateur regarde le point de fixation, mais fait attention à une lumière sur le côté. * Méthode d’ajustement utilisée avec seuil de détection. o Puisque la sensibilité = 1/seuil, cela signifie qu'un seuil élevé correspond à une faible sensibilité. La sensibilité mesurée en présence de lumière est appelée sensibilité adaptée à la lumière, car elle est évaluée lorsque les yeux sont adaptés à la lumière. Les résultats montrent la courbe d’adaptation à l’obscurité : * La sensibilité augmente en 2 étapes. o La 1ère étape dure 3 à 4 minutes. (Cônes) ▪ Ensuite, la sensibilité se stabilise pendant 7 à 10 minutes – la rupture bâtonnet-cône. (Les cônes cessent de s’adapter, seulement les bâtonnets restent) La régénération des pigments visuels se fait + rapidement dans les cônes contrairement aux bâtonnets, ce qui explique adaptation + vite o La 2e étape montre une sensibilité accrue pendant 20 à 30 minutes supplémentaires. De jour, les bâtonnets = sont éblouis = tout blanc. La noirceur initie le processus de l’adaptation à l’obscurité

Question 32

Qu'est-ce que la variation de Purkinje?

Answer 32

Avec l'adaptation à l'obscurité, les bâtonnets se mobilisent et pouvons ainsi mieux voir les « bleus » (leur couleur maximale). Cette variation de sensibilité de couleur s'appelle « la variation de Purkinje » * Transition de la vision trichromatique à la vision monochromatique de nuit * Rend le bleu + brillant que les autres couleurs aussi

Question 33

Une chose curieuse pour les cônes et les bâtonnets est qu'ils sont placés à l'arrière de la rétine (au fond) et en plus, ils sont tournés vers l'arrière. Pourquoi?

Answer 33

La raison est parce que l'épithélium pigmentaire est la couche de tissu qui fournit aux récepteurs l'alimentation nécessaire pour remplacer les pigments visuels nécessaires à leur fonctionnement.

Question 34

Quels sont les cinq types de cellules de la rétine impliquées dans le traitement de l'information visuelle ?

Answer 34

Photorécepteurs, cellules bipolaires, cellules horizontales, cellules amacrines, cellules ganglionnaires

Question 35

Les récepteurs font « synapse » avec des cellules appelées « cellules horizontales » et des cellules appelées « cellules bipolaires ». Quel est le chemin ensuite?

Answer 35

* Les cellules bipolaires à leur tour font « synapse » avec les « cellules amacrines » et les « cellules ganglionnaires ». * Les cellules horizontales et les cellules amacrines sont des cellules inhibitrices (diminuent la cadence de décharge) * Les cellules réceptrices, bipolaires et ganglionnaires sont excitatrices (augmentent la cadence de décharge). * Les cellules ganglionnaires se fusionnent pour former « le nerf optique » et continuer vers le « noyau géniculé transversal ». * Or, il semble y avoir 2 sortes de cellules ganglionnaires, les cellules X et les cellules Y. o Les X continuent de décharger aussi longtemps qu'un stimulus visuel est présent. o Les Y déchargent seulement une fois lorsqu'elles sont stimulées (apparition/disparition stimulus), puis retournent à la cadence de repos. o La théorie est que les X répondent aux configurations et détails des scènes visuelles et les Y seulement au mouvement.

Question 36

Quel est le trajet de l'information visuelle de la rétine au cortex visuel ?

Answer 36

Nerf optique → Chiasma optique → LGN (noyau géniculé latéral) → Cortex visuel primaire (V1).

Question 37

Quelles sont les deux grandes voies visuelles du cerveau ?

Answer 37

La voie ventrale ("Quoi") et la voie dorsale ("Où").

Question 38

Quelle partie du cerveau traite principalement les objets complexes et les visages ?

Answer 38

Le cortex temporal inférieur.

Question 39

Les circuits nerveux diffèrent en termes de complexité et de fonction : quels sont les 3 types de circuit?

Answer 39

o Le 1er type est dit « circuit linéaire », qui est simplement un neurone récepteur faisant synapse avec un autre neurone dans une voie linéaire (Transmet l’info) o Le 2e type ajoute « la convergence », qui est 2 ou plus neurones récepteurs faisant synapse avec un autre neurone (Converge l’info) o Le 3e type ajoute « l'inhibition », qui est 2 neurones, un excitateur et l'autre inhibiteur. (Modulation des circuits linéaires et convergence. Change la synapse, la module. Comme un traitement info)

Question 40

Qu'est-ce que l'illusion de la grille d'Hermann ?

Answer 40

Une illusion où des taches sombres apparaissent aux intersections d'une grille en raison de l'inhibition latérale.

Question 41

Pourquoi les bandes de Mach sont-elles perçues aux bordures entre zones claires et sombres ?

Answer 41

Car l'inhibition latérale accentue les contrastes aux transitions de lumière.

Question 42

Les signaux de la rétine voyagent via le nerf optique jusqu’à :

Answer 42

* Le noyau géniculé latéral (LGN) * L’aire visuelle primaire dans le lobe occipital (le cortex strié ou l’aire V1) * Puis par 2 voies vers le lobe temporal et le lobe pariétal * Pour enfin arriver au lobe frontal

Question 43

À quoi servent les champs récepteurs des neurones du LGN?

Answer 43

Cellules LGN ont des champs récepteurs centre-périphérie (« center-surround »). * La fonction principale de LGN est de réguler l’information neuronale de la rétine au cortex visuel. LGN reçoit + d’infos du cortex que de la rétine : feedback pour déterminer quelles sont les infos pertinentes à envoyer au cerveau * Les signaux sont reçus de la rétine, du cortex, du tronc cérébral et du thalamus. * Les signaux sont organisés par œil, type de récepteur et type d’information environnementale.

Question 44

À quoi servent les champs récepteurs dans le cortex visuel?

Answer 44

* Neurones qui répondent à des caractéristiques spécifiques d’un stimulus * Couches suivantes montrent neurones qui répondent à des stimuli + complexes. * Cellules qui sont des détecteurs de caractéristiques : o Cellule corticale simple o Courbe de réglage de l’orientation o Cellule corticale complexe o Cellule corticale terminale (parfois appelée « méta-récepteur »)

Question 45

Pourquoi existe-t-il un facteur d'agrandissement cortical?

Answer 45

La Fovéa a + d’espace cortical que prévu.

Question 46

Vrai ou faux? La représentation corticale d’un stimulus n’a pas besoin de ressembler au stimulus lui-même ; elle doit simplement contenir l’information qui le représente.

Answer 46

Vrai

Question 47

Quelles sont les différences entre les colonnes d'emplacement et d'orientation?

Answer 47

* Colonnes d’emplacement o Tous les champs récepteurs correspondant à une même localisation se retrouvent dans une colonne unique. * Colonnes d’orientation o Les neurones d’une même colonne déchargent le plus pour la même orientation de stimuli. o Les colonnes adjacentes changent de préférence de façon ordonnée. o Un millimètre de cortex suffit à couvrir toutes les orientations. o Préférence pour regarder des lignes verticales ou le + droit que possible o Hypercolonne : lorsque les colonnes d’emplacement ont toutes celles d’orientations

Question 48

Quelles sont les 2 régions supérieures?

Answer 48

* Cortex temporal inférieur (CTI) : Les neurones du CTI répondent à des objets plus complexes qui occupent une grande partie du champ visuel. * Lobe temporal médian (LTM) : Comprend le cortex parahippocampique, le cortex entorhinal et l’hippocampe. o Les structures LTM sont extrêmement importantes pour la mémoire (visuelle).