|
Chapitre
1 en SVT : L'œil, système optique
I
: Description anatomique de l'œil
(p8)
A
: les 3 enveloppes :
L'œil est limité par 3 enveloppes emboîtées :
=> la sclérotique blanche devenant la cornée transparente,
=> la choroïde
noire devenant l'iris de couleur variable et percé d'un trou
appelé pupille,
=> la rétine irisée qui ne se prolonge pas vers l'avant
mais vers l'arrière en devenant le nerf optique.
B : l'intérieur de œil
:
La petite chambre claire à l'avant contient l'humeur aqueuse.
La grande chambre noire à l'arrière contient l'humeur
vitrée. Ces 2 chambres sont séparées par l'iris
coloré et les corps (ou procès) ciliaires qui sont
des muscles tenant le cristallin (lentille de cellules transparentes
concentriques, à avant aplati et arrière bombé).
Les ondes lumineuses traversent les milieux transparents (cornée,
humeur aqueuse, cristallin puis humeur vitrée) qui se comportent
comme une lentille convergente. Les ondes lumineuses sont déviées
à chaque changement de milieu (densités différentes)
puis rebondissent sur la choroïde et viennent former une image
inversée sur la rétine. 
II : La rétine
A
: Cellules photosensibles et cellules
nerveuses
p9, 10: L'observation au microscope révèle
3 couches d'apparence granuleuses car riches en noyaux cellulaires.
La couche la plus proche de la choroïde regroupe les cellules
photoréceptrices dont le prolongement est en forme de cône
ou de bâtonnet. Cette couche contient 6,5.millions
de cônes et 130.millions de bâtonnets.
p9: A mi-épaisseur de la rétine, une autre
couche granuleuse regroupe les noyaux des neurones bipolaires (=cellules
nerveuses à 2 synapses).
La couche granuleuse la plus proche de l'humeur vitrée regroupe
les noyaux des neurones ganglionnaires, qui ont chacun une fibre
dont le regroupement forme le nerf optique.
B:
Différences anatomiques dans la rétine
p11: La rétine humaine contient trois types de cônes ; chacun
présente un maximum de sensibilité pour une longueur d'onde donnée
Les cônes sont stimulés par les couleurs s'il y a assez
de lumière (vision diurne).
Les bâtonnets fonctionnent en faible éclairement, ils nous
font voir en noir et blanc quand les cônes ne sont pas stimulés,
c'est la vision crépusculaire
(La nuit, tous les chats sont gris).
p12, 13: La fovéa (zone centrale de la rétine)
ne contient que des cônes (environ 30.000).
La vision des détails y est maximale car chaque cône
donne une information transmise séparément. Les cellules
nerveuses sont disposées en périphérie. On
déplace donc les yeux en lisant pour que les lettres soient
nettes au niveau de la fovéa. En s'en éloignant, la
proportion de bâtonnets devient de plus en plus grande jusqu'à
100% en périphérie.
En dehors de la fovéa, les bâtonnets sont nettement
majoritaires. Les informations de plusieurs bâtonnets sont regroupées
par les neurones bipolaires puis par les neurones ganglionnaires,
avant d'être transmises au cerveau.
Les images sont assez floues mais les mouvements sont
bien perçus.
Au départ du nerf optique, il n'y a pas de photorécepteurs
: c'est le point aveugle.
III : De
la rétine au cerveau
A: Voies
visuelles
p14 : Les nerfs optiques se croisent à
l'arrière des yeux sous le cerveau au niveau du chiasma.
Ainsi les sensations de l'œil droit aboutissent à
la partie gauche du cerveau et inversement (schéma).
Tout ce que voit un œil est appelé champ visuel.
La partie commune des 2 champs visuels nous permet de voir en
relief et d'évaluer les distances.
B:
Message nerveux visuel
p15 : Chaque nerf optique est constitué
de plus d'un million de fibres nerveuses qui sont les prolongements
des neurones ganglionnaires de la rétine. Ces neurones
ont été excités par les neurones bipolaires
en contact. Eux-même ont transmis l'impulsion de nature
électrique créée par les photorécepteurs
stimulés par un objet éclairé.
Le message nerveux de nature
électrique
(schéma)
est un signal bref, d'amplitude constante. La fréquence
de ces signaux traduit l'intensité de la stimulation
visuelle.
|
Vidéo "Œil pour
œil" (C'est pas sorcier)
maquette d'œil
TP 1a : Dissection d'œil
- Étude anatomique de l'œil et dessin en coupe
- Mise en évidence de la formation d'une image rétinienne
dans un œil à sclérotique et choroïde découpées
(image inversée)
- Observation du trajet de l'onde lumineuse
dans les milieux transparents de l'oeil
logiciel : œil
TP 1b : Coupe de rétine
- Observation microscopique et interprétation
- schémas d'une coupe
microscopique de rétine
- Point aveugle: expérience de Mariotte
- Mise en évidence de l'adaptation aux faibles éclairements
exercice 1 p20, 2 et 3 p21
TP 1c :
-Détermination de champs
visuels (ensemble des points de l'espace perceptibles par un oeil
immobile) en lumière blanche et en lumière colorée.
Le champ de longueurs d'ondes perçues est étroit (de
400 à 800nm). Les faisceaux lumineux forment une lumière
blanche (synthèse additive), le mélange en peinture
forme du gris (synthèse négative).
(comparaison des cônes
et bâtonnets).
- Expérience de persistance des images rétinienne
Vidéo
: "Notre cerveau nous trompe"
La représentation visuelle que nous
avons du monde extérieur est le fruit d'une construction cérébrale
à partir des signaux lumineux que capte notre œil.
Site: illusions d'optique
|
|
Chapitre 1 en
Physique-chimie : Formation des images optiques
Un objet ne peut être vu que
s'il émet de la lumière et que celle-ci pénètre dans l'œil. Le cerveau
interprète la lumière comme se propageant en ligne droite.
Les milieux transparents permettent la propagation de la lumière.
Une lentille modifie le trajet de la lumière.
Tout rayon optique issu d'un point-objet émerge de la lentille en
passant par le point-image correspondant. Image d'un objet étendu.
Éléments caractéristiques d'une lentille mince : centre optique, axe
optique, foyer.
Construction géométrique de l'image, d'un petit objet-plan par une
lentille convergente.
|
TP en physique-chimie
- Reconnaître au toucher une lentille mince convergente d'une lentille
divergente, par la déviation produite sur un faisceau de lumière parallèle,
par l'effet de grossissement ou de réduction des objets (plus une
lentille est bombée, plus elle est convergente).
- Notion de foyer image, de distance focale ; détermination de la
distance focale d'une lentille convergente ; relation entre distance
focale et vergence.
- Obtention d'une image avec une lentille convergente. Taille, position,
sens de l'image.
- Observer une image agrandie et non retournée avec une lentille convergente
et une lentille divergente.
|
|
Physique-chimie
= ch 2 : Œil réduit, défauts et corrections
Éléments optiques constituant
l'œil ; formation de l'image sur la rétine et nécessité de l'accommodation.
Punctum proximum et punctum
remotum.
Défauts de l'œil.
Principe de correction de ces défauts par association de lentilles
minces ou par modification de la courbure de la cornée.
|
Physique-chimie
TP 2 :
- Construction d'un œil réduit avec une lentille convergente et une
distance fixe par rapport à un écran.
- Modélisation de l'accommodation du cristallin.
- Détermination approchée du pouvoir séparateur de l'œil.
- Détermination des distances maximale et minimale de vision nette.
- Anomalies de la vision (étude documentaire).
- Construction d'un œil réduit myope, hypermétrope.
- Détermination expérimentale de la longueur de l'œil réduit et corrections
optiques.
- Localisation des images formées, avant et après correction.
|
|
Chapitre
2 en SVT : La
vision est créée par le cerveau
I : Le cortex cérébral
A : Les aires corticales p50,
51
Les messages nerveux venant des 2 yeux arrivent dans les corps genouillés
latéraux puis gagnent les cortex visuels primaires dans le
lobe occipital (schéma).
Le cortex droit reçoit les fibres dressant une carte visuelle de la
moitié gauche du champ visuel et réciproquement.
Puis ces messages nerveux gagnent les aires visuelles voisines (schéma)
qui traitent de façon spécifique des aspects différents du message
visuel (couleur, direction du mouvement, reconnaissance des formes).
Cette division du travail est caractéristique du fonctionnement
cérébral.
D'autres aires corticales participent à l'élaboration de la perception
visuelle : le cortex temporal permet la reconnaissance des objets,
le cortex pariétal localise les objets dans l'espace ce qui permet
leur préhension.
B :
les flux d'information p52,
53
On appelle perception
visuelle les processus qui conduisent les êtres vivants dotés d’un cerveau
à se construire une représentation mentale de leur monde intérieur et
du monde qui les entoure. Les messages nerveux, véhiculés par les fibres
constituant les nerfs optiques, aboutissent à un relais cérébral connecté
aux aires du cortex visuel occipital.
|
Par exemple,
si un flash de moins d'un dixième de seconde stimule
la rétine, la sensation correspondante est plus longue
: le temps de persistance des images rétiniennes est d'environ
de 1/10 de seconde,
c'est le temps que met le pigment rétinien à se
reconstituer. C'est grâce
à cette persistance rétinienne que la télévision ou le
cinéma sont possibles : nos yeux confondent les images successives
: ci-contre, on voit surtout le
stylo dans les positions extrêmes pour lesquelles il ralentit
afin de s'arrêter
puis rebrousse chemin. Lorsque le
stylo est en position basse, les pigments rétiniens sont
encore impressionnés par l'image de sa position haute.
|
 |
La représentation visuelle du
monde est dépendante de la diversité et des propriétés des cellules
rétiniennes (ex : daltonien). Les photorécepteurs sont
stimulés quand les pigments rétiniens absorbent des photons.
Il existe 4 sortes de pigments, un pour les bâtonnets et un par
type de cône, réagissant avec les ondes
visibles. Un bâtonnet peut contenir 100millions de molécules
de rhodopsine : rhodopsine + photon => opsine + rétinal (vit.A).
Le résultat de la perception est propre à chacun. Elle dépend de l’état
de santé, du niveau d’attention, de l'état émotionnel et du vécu.
Les éléments stockés en mémoire vont influencer l’interprétation que
l’on se fait du monde et vont compléter la perception par des images
et des souvenirs. De plus, des facteurs extérieurs (drogue, médicament...)
agissent sur la perception.
II. Le rôle des neurones :
A : L'intégration
neuronale p54, 55
Les différentes aires du cortex
visuel échangent en permanence des informations qui permettent une perception
visuelle globale des objets. Chaque neurone est en contact avec
un grand nombre d'autres neurones. Toutes les informations reçues
simultannément sont additionnées si elles sont excitantes,
elles se soustraient si elles sont inhibantes. Cette sommation
des sensations au niveau de chaque corps cellulaire de neurone crée
le phénomène d'intégration : la réponse
que transmet le neurone (ou son absence) est adaptée à
la somme des sensations.
B
: l'importance des synapses p56, 57
Le message nerveux est transmis d'un neurone à l'autre
par des synapses ou points
de communication entre les neurones. Les synapses sont présentes
entre les photorécepteurs et les neurones bipolaires, entre
les neurones bipolaires et les neurones ganglionnaires, entre les
neurones ganglionnaires et les neurones du cerveau.
Au niveau d'une synapse, le message nerveux pré-synaptique
codé en fréquence de potentiels d'action est traduit
en message chimique codé en concentration de neurotransmetteur.
Les molécules de neurotransmetteurs se fixent sur des récepteursde
la membrane post-synaptique, ce qui déclenche un flux d'ions
donnant naissance au nouveau potentiel d'action.
Toute perturbation du fonctionnement
des synapses sous l'action de substances chimiques a des conséquences
sur le fonctionnement des neurones.
III : Développement des capacités cérébrales
A : Le déterminisme génétique
Tous les individus d'une même espèce ont les mêmes
gènes : l'organisation générale du cortex visuel est la même
pour tous les humains car elles est codée par les gènes.
Les chaînes de neurones conduisant les sensations visuelles
sont mis en place pendant le développement embryonnaire sous
contrôle génétique. Les neurones sont produits
en excès, reliés par de très nombreuses synapses.
Cependant le polymorphisme de ces gènes produit des différences
: acuité visuelle, seuil de sensibilité, daltonisme...
Donc chaque cerveau est unique,
bien que construit sur les mêmes bases anatomiques et fonctionnelles
dans une espèce donnée. Seuls les vrais jumeaux, ayant les
mêmes informations génétiques, naissent avec leur
cerveau identique.
B : Le rôle de l'environnement
Les neurones mis en place lors de l'exécution du programme
génétique deviennent fonctionnels sous l'action des
apprentissages et de l'environnement. Dans les semaines qui suivent
la naissance, les neurones du cortex s'organisent en colonnes de dominance
et la disposition en 6 bandes
alternées devient visible. Les neurones et les synapses
régulièrement activées persistent, les autres
dégénèrent.
On imagine l'importance
des phénomènes d'intégration qui participent à cette construction
cérébrale! Ce vécu personnel est à l'origine de l'organisation
des réseaux de neurones corticaux, ce qui fait qu'aucun cerveau ne
voit le monde exactement comme un autre, y compris pour les vrais
jumeaux !
C'est le phénomène de plasticité
: par exemple, la zone de l'aire visuelle traite les informations
tactiles ou auditives chez l'aveugle, un enfant qui louche et ne se
sert que d'un seul œil devient aveugle pour cet oeil car son
aire corticale visuelle est entièrement connectée à
l'oeil fonctionnel. Les premiers mois de vie sont une période
critique où l'absence de stimulation entraîne une incapacité
définitive (expérience).
Cette plasticité cérébrale se réalise
par création de nouvelles synapses, création de nouveaux
circuits mettant en communication des neurones différents,
réaffectation des aires cérébrales peu ou pas
utilisées. De plus chez le fœtus et le bébé
(moins de 2ans), de nouveaux neurones peuvent être créés.
Cette plasticité permet l'adaptation à la croissance
de l'enfant, aux nouvelles conditions de vie, aux apprentissages.
Comme la plasticité diminue avec l'âge, ces capacités
d'adaptation diminuent aussi.
|
SVT
TP2a: - découverte du potentiel de récepteur
- Enregistrement
de la propagation de potentiels d'action dans le nerf.
- Observation d'électronographies de synapse (schéma,
animation)
- Analyse de film sur le rôle des neurotransmetteurs
TP2b: -
Dissection, coloration au vert de méthyle, observation et description
d'un encéphale (des milliards de neurones imbriqués dans le
cortex ou substance grise; des fibres s'entrecroisant dans la substance
blanche).
- Étude de documents d'imagerie cérébrale normale et pathologique
=> rôle des aires lésées (exemple : lésion
de V5 = pas de perception du mouvement).
- Étude d'illusions d'optique.
exercice
1 p61
|
|
Physique - chimie
= ch 3 : Lumières colorées, couleurs des objets
Déviation des rayons optiques par un
prisme.
Domaine spectral de la lumière blanche, IR et UV.
Radiations monochromatiques.
Synthèse soustractive.
Couleur des objets.
Couleurs complémentaires.
|
Physique
- chimie TP
3 :
- Décomposition de la lumière blanche.
- Décomposition de la lumière émise par un filament
incandescent à l'aide d'un prisme ou d'un réseau.
- Recomposition
de la lumière blanche avec une lentille convergente ou deux prismes.
Disque de Newton.
- Filtres colorés, synthèse soustractive. Spectre
d'absorption. Rôle de la lumière incidente sur la couleur des objets.
- Prolongements possibles : synthèse additive des couleurs primaires;
activité documentaire sur le pointillisme, principe de trichromie
pour la TV couleur.
|
|
Physique - chimie
= ch 4 : Apparences de la perception visuelle
Le cerveau joue un rôle dans
l'interprétation de l'information lumineuse reçue. Il est soumis à
des illusions géométriques ou liées au temps.
Le dioptre et la réflexion sont choisis pour illustrer les illusions
géométriques ; les expériences de stroboscopie, les illusions liées
à la succession temporelle des images.
Dioptre, surface de séparation de deux milieux réfringents.
Réflexion.
Conditions de transmission de la lumière dans un autre milieu réfringent.
Réflexion totale.
Principe d'observation d'un
mouvement apparent ou d'immobilité apparente : ralenti, projection
cinématographique.
|
TP4 :
- Déviation d'un pinceau lumineux à la surface de séparation air-eau,
par une lame à faces planes et parallèles.
- Étude qualitative de la réfraction (milieux plus ou moins réfringents).
- Observation d'objets immergés dans l'eau, expérience du bâton brisé.
- Mesure approchée d'un indice de réfraction.
- Propagation de la lumière dans un milieu à indice variable.
- Détermination approchée de la durée de persistance des impressions
rétiniennes.
- Observation en éclairage stroboscopique.
- Vision stéréoscopique, illusions d'optique.
- Dessin animé, construction d'un zootrope.
- Disque de Newton.
|
