UE8 - 32 - Physiologie de la vision (Brilhault) . PDF PDF

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Physiologie de la vision par le pr brilhault...

Description

Physiologie de la vision (Brilhaut) On ne voit pas au niveau des yeux, on n'entend pas au niveau des oreilles... => Cela se passe au niveau du cortex. Au niveau cortical le cerveau de la vision est postérieur = occipital : c'est là qu'on a la conscience de voir

I. Au niveau de l'oeil I.1 Anatomie de l'oeil

L'oeil est une sphère. De là découle sa fonction. Membrane en superficie = cornée. Derrière cette cornée : humeur aqueuse (= eau), puis le cristallin puis l'humeur vitrée puis la rétine (tapisse la face interne de l'oeil). De la nait un prolongement : le nerf optique. Il y a du liquide : Humeur aqueuse, une lentille = Cristallin, et derrière de nouveau du liquide : Humeur vitrée.

La pupille est noire car elle donne sur l'eau. Cataracte = opacification du cristallin : la lumière ne passe plus. Avant cela était une cause de cécité, maintenant on sait faire l'acte chirurgical de correction. Bébé qui naissent avec une cataracte (= cristallin opacifié) : si la lumière n'arrive pas sur son cerveau il peut réellement devenir aveugle (période critique) C'est pourquoi on examine toujours les yeux d'un nouveau-né. Cataracte = opacification du cristallin : Si ce cristallin, au lieu d'être une lentille transparente devient une lentille opaque, on se retrouve dans le cas du problème de réflexion. Quand on a une cataracte on ne voit rien.

Il existe des cataractes congénitales : bébés qui naissent avec une cataracte (cristallin opacte) : chez les bébés ça ne se voit pas facilement, le problème est qu'au niveau du cortex visuel il y a une période critique : si les rayons lumineux n'arrive pas sur sa rétine pendant les premiers mois de la vie : le cortex devient définitivement non fonctionnel.

Débris métallique dans l'oeil

En médecine, cela peut poser problème si le sujet l'ignore et qu'on lui fait passer un IRM. L'IRM est un gros aimant qui permet l'imagerie cérébrale, si il y a un corps métallique dans l'oeil lors d'un IRM => Migration du débris => Lésion cérébrale liée à la traversée du corps métallique. I.2 Convergence des rayons lumineux sur la rétine I.2.a Rappel d'optique Lumière : onde électromagnétique visible

il faut que le stimulus (lumière dans le cadre de la vision) converge directement sur la rétine pour avoir une vision nette. Propagation :

L'oeil, du fait de sa courbure, est un premier élément qui eprmet aux rayons lumineux d'arriver sur la rétine. On a un premier niveau de réfraction des rayons lumineux parce que l'oeil est une sphère.

I.2.b Réfraction par la cornée - Permet la convergence des rayons lumineux en un point sur la rétine - Puissance de réfraction liée à : . La courbure de la cornée (fixe) . Au ralentissement de la lumière à l'interface air-cornée (humeur aqueuse = liquide)

Le fait que à l'extérieur de l'oeil le milieu est aérien et passé la cornée, les rayons lumineux se propagent dans un milieu liquide => Redonne un pouvoir de réfraction supplémentaire : les rayons vont avoir un point de convergence sur la rétine. Cette interface air-liquide disparait sous l'eau => C'est pour ça qu'on voit flou sous l'eau : le srayons convergent derrière la rétine => Cela explique qu'on voit flou sous l'eau : il manque l'interface air-cornée : l'oeil se retrouve avec un interface eau-eau. I.2.c Réfraction par le cristallin - Courbure supplémentaire qui permet une réfraction supplémentaire variable (= accomodation)

Courbure variable (cornée = courbure fixe liée à l'anatomie) car le cristallin a des petits muscles

Vision emmétrope (= normale, naturelle ou corrigée pour ceux qui portent des lunettes) Les rayons lumineux convergent sur la rétine et forment une “image” inversée

Hypermétropie : oeil trop “ovale” => Convergence diminuée => Formation de l'image en arrière de la rétine. Si trop ovale : perte en sphéricité => Perte en pouvoir de réfraction : on rajoute des

lunettes qui vont permettre de remettre un pouvoir de réfraction

Myopie : oeil trop rond => Convergence augmentée => Formation de l'image en avant de la rétine : pouvoir de réfraction trop fort : le point de convergence des rayons lumineux se fait en avant de la rétine. Pour bien voir il faut que l'image se forme sur la rétine.

Les yeux ne sont pas des sphères parfaites : les lunettes permettent de corriger cela. I.3 Phototransduction Conversion de l'énergie lumineuse en potentiel de membrane (ou potentiel d'action)

Soit PPSE, PPSI ou les neruomédiateurs, mais ce n'est plus de la lumière : Transduction du signal extérieur en signal traitable et interprétable par le cerveau = potentiel d'action. (On est au même niveau que la cochlée pour l'audition : Transmission) I.3.a Organe sensoriel : la rétine Membrane qui tapisse la face interne de l'oeil

C'est ce que l'on voit quad on fait un fond d'oeil. Atropine = pupille plus large qui permet de voir plus facilement le fond d'oeil et donc la rétine. La rétine est irriguée par des vaisseaux, et une zone centrale avec peu de vaisseaux sanguins = zone avec beaucoup de photorécepteurs. * Disque optique : point de départ du nerf optique * Macula : "tâche" en latin. Zone plus claire car dépourvue de vaisseaux sanguin C'est là où on trouve

la vision centrale * Fovéa : "dépression" en latin

DMA = Dégénérescence maculaire liée à l'age : c'est la zone avec les photorécepteurs qui s'abiment, c'est cette zone qui s'occupe de la vision centrale.

Rétinopathie diabétique proliférante

La rétine se retrouve chargée en plein de vaisseaux : beaucouo de néo-vaisseaux. La diabète non équilibré va abimer tous les vaisseaux : si diabète déséquilibré : Artériopathie (atteintes des tous petits vaisseaux des pieds => Nécrose des tissus), ou possibilité de devenir aveugle. DMLA : Dégénérescence maculaire liée à l'âge I.3.b Organisation laminaire de la rétine

La partie la plus extérieure de la rétine = couche des photorécepteurs Ces photorécepteurs font synapses avec les cellules bipolaires, qui font synapse avec les cellules ganglionnaires

On fait un zoome sur la rétine : La rétine est organisée en couche laminaire Sur le coté le plus externe de la rétine on a les photorécepteurs = cellules photoréceptrices Les cellules photoréceptrices sont connectées au cellules bipolaires = pont entre photorécepteurs et cellules ganglionnaires Ce sont les axones des cellules ganglionnaires qui vont former le nerf optique qui va partir vers la partie postérieure du cerveau.

Quand il y a de la lumière, elle traverse la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin (= traverse l'oeil) et arrive sur la rétine. En arrivant au niveau des photorécepteurs : Transformation entre la lumière et la genèse des potentiels d'action. Quand le potentiel d'action est généré il part des cellules photréceptrices vers les cellules ganglionnaires avec une transmission classique des réseaux neuronaux. Le potentiel d'action par ensuite vers le nerf optique. L'oeil est une sorte de prolongation du cerveau : on voit les cellules qui créent le PA Photorécepteurs : Genèse du potentiel d'action Potentiel d'action va des photorécepteurs aux cellules bipolaires par une transmission synaptique : On passe de synapse en synapse Le potentiel d'action envoie l'information vers le cortex visuel (partie postérieure du cerveau = occipitale) A la fin ce n'est plus un signal lumineux mais un signal électrique

- Couche des photorécepteurs (cellules photosensibles) bâtonnets

Cônes

100 millions

7 millions

Photopigments : 1

Photopigments : 3

Noir et blanc

Vision des couleurs

Vision nocturne

Vision diurne

Les batonnets s'activent préférentiellement quand on voit la nuit. Les cones ont 3 photopigments : sont à la base de la vision des couleurs. Pour voir en couleur il faut un certain niveau d'éclairage : Vision diurne = de jour. Phototransduction : conversion de l'énergie lumineuse en potentiel d'action par les photorécepteurs

Quand la lumière arrive sur les photopigments (= protéines), ce photopigment change de forme et obtient une nouvelle propriété enzymatique => Cascade => Fermeture des canaux sodiques. On a, à un moment une protéine, l'action physique de la lumière entraine le changement de configuration Fermeture de canaux => Changement de potentiel de mb => PA Photopigments changent de propriétés au contact de la lumière => Nouvelle propriété enzymatique. Fermeture de canaux sodiques => Modification du potentiel de membrane => Potentiel d'action : se transmet aux cellules bipolaires => Cellules ganglionnaires => Nerf optique => Cerveau de la vision (occipital) Cerveau auditif en temporal

II. Entre l'oeil et le cortex : voies de transmission

On ne voit pas au niveau de l'oeil mais au niveau du cerveau, entre les deux il y a les voies de transmission. II.1 Champ visuel

Le champ visuel est la quantité d'information que l'on va prendre dans ce champ visuel. Les prédateurs (lion) = implantation bifrontale des yeux. Les Hommes ne voient pas dans leur dos. Lors d'examen clinique d'exploration du champ visuel : on fait des mouvements autour d'un point fixe => A quel moment on voit ou on ne voit pas. Cette implantation des yeux permet la poursuite oculaire rapide. La gazelle a un champ visuel latéral : Elle peut voir d'ou vient le danger. Elle voit pas très bien droit devant mais elle voit si ça arrive par la droite ou la gauche.

Les autistes n'arrivent pas à regarder dans les yeux. Dans le contact oeil-oeil : Quand on regarde qqn directement dans les yeux, on a une activation directe de l'amidale (zone à l'intérieur du cerveau : détonateur à émotions) Certaines personnes ont des troubles de l'impulsivité : vont de l'émotion à l'acte sans vraiment y réfléchir : le contact oeil-oeil peut initier ces choses là. Définition : espace visuel périphérique vu par l'oeil. S'étend de 60° en haut à 70° en bas et 90° latéralement.

On peut diviser le champ visuel en hémi-champ visuel droit et hémi-champo visuel gauche. Chaque oeil perçoit pour partie le champ visuel droit et le champ visuel gauche

Physiologiquement l'oeil droit voit l'hémichamp visuel droit et une partie de l'hémichamp visuel gauche. La rétine est sphérique et donc on ne découpe pas le champ au milieu : l'oeil voit un peu des deux. II.2 Au niveau du chiasma optique : Décussation de certaines fibres => Informations relatives au champ visuel droit parviennent au cortex visuel primaire gauche => Informations relatives au champ visuel gauche parviennent au cortex visuel primaire droit

Au niveau du chiasma, les informations en provenance de l'hémichamp visuel gauche vont etre traitées et envoyées dans l'hémisphère droit. Les informations en provenance de hémichamp visuel droit vont etre traitées dans l'hémisphère gauche => Re-répartition des régions pour avoir, au niveau du cerveau, comme si on avait une ligne droite au milieu du champ visuel. Tout se passe comme si le cerveau visuel avait la ligne droite. Dans le cerveau les deux hémisphères travaillent ensemble : pas de vision d'hémichamp coupé.

II.3 Au niveau du Corps genouillé latéral (thalamus) Relais entre les neurones

III. Comportement oculaire Nos yeux ont un comportement oculaire = le regard. = Comment nos yeux ont la propriété d'aller capter cette information. Rétine = lieu de la transduction La transmission de cette information part de la rétine et va au niveau du cortex. III.1 Définition Le regard (point de fixation des deux yeux) se déplace grâce aux mouvements oculaires

Les yeux se déplacent grace aux mouvements oculaires, ils se déplacent en permanence pour garder un point de vision au niveau de la rétine centrale (= point de vision précise) Point de fixation = ce qui est projeté sur la réine centrale (fovéa), vision précise.

Les mouvements de tête modifie l'orientation du regard, mais quand on parle de mouvements oculaires, on parle du mouvement des globes oculaires. On oriente son regard sur ce qu'on veut voir précisément. * Vision nette et précise d'une cible : - possible si les images sont maintenues stables sur la rétine : pour cela il faut un déplacement

coordonner des deux yeux. - Donc nécessité d'avoir des déplacements coordonnés des 2 yeux pour . Centrer l'image sur les 2 fovéas . Maintenir l'image stable sur la rétine (mêma en cas de mouvement de la tête ou de la cible) :

cela parait simple mais quand quelque chose bouge, on garde la tete fixe et les yeux bougent, mais on peut aussi bouger la tete de façon automatique. Les mouvements des yeux ne se font pas de façon consciente. Déplacement coordonné des deux yeux => L'image est bien projetée au niveau de la rétine * Double fonction des mouvements oculaires - Orientation du regard pour amener la cible visuelle sur la fovéa = zone de vision centrale = Localisation des objets d'intérêts = Suivi des objets en mouvement mais l'image reste fixe (les mouvements des yeux compensent)

- Stabilisation du globe oculaire poour maintenir la cible visuelle sur la fovéa = Stabilisation des images sur la rétine lors des mouvements de la tête

Globe oculaire = sphère qui permet de s'orienter => Les globes oculaires sont reliés à des muscles

Muscles oculomoteurs extrinsèques

On a le nerf optique qui entraine l'information (de nature électrique) vers le cerveau occipital. Les muscles permettent le mouvement des yeux pour que l'image soit bien sur la rétine. 3 types de mouvements oculaires : * Saccades : déplacement rapide et conjugué des 2 yeux, réflexes ou volontaires (Le plus souvent, c'est réflexe) * Poursuite : déplacement lent et conjugué des 2 yeux pour suivre une cible en déplacement (utilisé dans la lecture)

* Vergence : Mouvement disjoint des yeux permettant de fixer un point à une distance proche sans diplopie (=

les mouvements des globes vont faciliter le fait de voir qqch à une distance proche) III.2 Exploration du suivi du regard

= On peut enregistrer le regard

* Principe : - Capture de la lumière réfléchie sur la pupille du sujet - Source : Lumière infrarouge - Caméras : une zoome sur le regard, l'autre filme le visage en globalité

Reflet cornéen = petit carré brillant dans les yeux de quelqu'un. Les photographes disent que c'est le coeur du regard. Ce carré brillant peut etre capté par des caméras infrarouges : en suivant le carré lumineux on suit ce que la personne regarde. III.3 Exemples

L'eye-tracking :

Cela donne des tracés de là ou se pose le regard de la personne qui regarde le visage (principe des google glass)

Quand on regarde un visage on regarde principalement les yeux car c'est là qu'on a le plus d'informations : Information sociale. On a une information sur l'état émotionnel de la personne, son intéret, son humeur... La deuxième zone ou descend le regard est la bouche pour s'appuyer sur la compréhension du langage. Quelqu'un qui parle français peu besoin de s'appuyer sur la bouche, chez quelqu'un d'anglais il y a une nécessité de se concentrer plus sur la bouche.

Dans l'autisme on ne peut pas dire si il y absence d'intéret sur la zone des yeux ou u évitement actif... On ne peut pas interpréter. On sait que le contact oeil-oeil active des courts-circuits amydaliens (reste du regard de prédateurs). Quand on regarde quelqu'un dans les yeux, on est gêné car on est dans les restes du regard prédateur : c'est le détonnateur à émotions du cerveau. Chez les sujets ordinaires, a partir de 15 ans il y a un évitement du contact oculaire "syndrome de la frange" : difficulté physiologique à etre vraiment dans le contact oeil-oeil => Important de regarder si le jeune est capable de s'engager dans le regard. Le regard est un indicateur important, au dela du comportement oculaire, de la façon dont la personne s'inscrit dans l'information. Les points noirs sont l'endroit ou le regard s'est posé : le regard s'oriente vers les yeux car c'est là qu'on peut voir l'état émotionnel, l'intentionnalité. Dans l'autisme, il y a problème à capter cette information

IV. Transmission de la rétine au cortex

On a le parallèle entre la vision et l'audition : relais au niveau du thalamus (vision = corps genouillé latéral) : On est dans des réseaux neuronaux.

On connait moins pour la vision que pour l'audition mais il y a traitement de l'information. Comme dans le cas de l'audition, on a aussi un traitement de l'information. Entre la rétine et le cortex il y a transmission, traitement de l'information qui se fait avec des relais. Qui dit relais dit synapse, qui dit synapse dit traitement de l'information. On a le maintien de la rétinotropie (comme la Tonotopie dans l'audition) * Rétinotopie : organisation spatiale des neurones qui préserve la correspondance topologique entre régions de la rétine et régions du CGL (Corps Genouillé Latéral) et du Cortex

L'information captée par une zone de la rétine suit tout au long des voies visuelles (= tonotopie dans l'audition)

V. Cortex II.1 Cortex visuel primaire a. Localisation : lobe occipital droit et gauche Aire visuelle primaire = V1 = premier traitement de l'information

Vision en postérieur => Occipital

Audition => Temporal

b. Organisation

On a une organisation histologique en couche et une organisation fonctionnelle en colonne.

Au niveau du cortex primaire (couche 3 et 4) : organisation en module, en petits cubes. On a les colonnes de dominance oculaire (niveau supplémentaire d'organisation) : Ce qui provient de l'oeil droit arrive dans un certain endroit, ce qui provient de l'oeil gauche arrive dans un certain endroit. Le cortex visuel gauche ne traite que l'information qui vient de l'hémichamp visuel droit (Décussation au niveau du chiasma optique) Au niveau du cortex, ça sépare les informations qui viennent de l'oeil droit et de l'oeil gauche => C'est ce qui fait qu'on voit en profondeur (en 3D) => Ce sont les colonnes de dominance oculaires Ce ne sont pas les mêmes neurones qui traitent l'orientation des objets dans le champ visuel. On a aussi les taches qui traite ce qui touche a la couleur

Organisation du cortex en modules corticaux Chaque module (= petite partie du cortex visuel) traite les informations d'une partie du champ visuel 1 millier de modules dans le cortex visuel 1 module : 2mm x 2mm

Dans chaque module on a l'organisation histologique (couche III et IV), des colonnes de dominance oculaire, des colonnes d'orientation et des taches. Si je suis au niveau du cortex visuel gauche, j'ai des colonnes de dominances oculaires oeil droit et oeil gauche, car j'ai de l'information qui provient de l'oeil droit et de l'oeil gauche. => Le cerveau capte des informations des deux champs visuels Le cerveau redistingue ce qui est en provenance de l'hémichamp droit mais ce qui a été capté par l'oeil droit ou gauche => Vision binoculaire : important pour la vision de la profondeur. Au niveau du cortex gauche, j'ai les informations de l'hémichamp droit, captées par l'oeil droit et l'oeil gauche. Les colonnes d'orientation sont des neurones qui traitent plus particulièrement l'orientation des objets : si on enregistre l'activité du cortex visuel. Objet statique : aucun déclenchement. Si il y a un changement d'orientation il y a activation des colonnes d'orientation selon l'orientation correspondante. Il y a des colonnes spécialisées dans le champ visuel sur l'orientation : si on est dans la colonne les neurones s'activent, si la stimulation visuelle change d'orientation ça ne s'active plus.

Dans chaque module : Colonnes de dominance oculaire : Information en provenance de l'oeil droit ou gauche (vision binoculaire)

Avec : - Colonnes d'orientation Chaque colonne traite l'orientation de ce qui est vu dans la partie du champ visuel analysée par le module

- Tâches analysent la couleur