La Représentation visuelle - SVT 1ère ES ou L

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Découvrez ce cours de bonne qualité sur la représentation visuelle. Cette partie s'intéresse donc à la vision et aux liaison entre l’œil et le cerveau.

Publié le : vendredi 20 décembre 2013
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1/15 1ES SVT – représentation visuelle

REPRESENTATION VISUELLE

REPRESENTATION VISUELLE - SEANCE 1
La vue – ou vision – est un des 5 sens qui nous permette de connaître le monde dans lequel nous vivons et
c’est le plus développé puisque qu’il représente pratiquement la moitié des informations reçues par nos
sens.

Activité 1 : avec quoi voit-on exactement ? Ou les organes impliqués dans la vision


































Lisez ce texte, faites un tableau comparatif entre la vision naturelle et artificielle et donnez les
structures nécessaires à une vision naturelle.

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Tableau comparatif :
Système artificiel (à partir de l’article) Système naturel
Camera Œil
Ou puces électroniques implantées dans l’oeil Rétine
Câbles et électrodes Nerf optique
Ordinateur Cerveau, plus précisément arrières des
hémisphères cérébraux
Remarque importante : cerveau et aires visuelles intactes dans les deux cas (voir plus tard)
Donc pour la vision naturelle il faut : ŒIL ET RETINE, NERF OPTIQUE, CERVEAU (=
HEMISPHERES CEREBRAUX, VERS L’ARRIERE)

Activité 2 : structure de l’œil, les différentes
parties.
A partir du logiciel « œil » (que vous pouvez
télécharger chez vous facilement) et de la
maquette d’œil à votre disposition
(ATTENTION, FRAGILE), trouvez les
différentes parties de l’œil et légendez le
dessin ci-dessous.






















+ Légendes p 17 de votre livre.


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Activité 3 : propriétés ou rôles de quelques parties.
Recherchez les propriétés ou rôles des parties 1, 2 et 11, 4, 7.
1, 2 et 11 = transparents, laisse passer la lumière
4 = loupe = lentille convergente, déformable pour la mise au point
7 = lieu de réception de la lumière.

SYNTHESE DE LA SEANCE
 En résumé donnez trouvez un qualificatif simple à l’œil ;
 D’après vous où a lieu réellement la vision ;
 Trouvez des exemples qui vont conforter l’idée que vous venez d’émettre plus haut.

 DISPOSITIF DE CAPTURE DES IMAGES ;
 AIRES VISUELLES :
 LES 36 CHANDELLES si le choc a lieu vers l’arrière du crâne, aux environs des aires
visuelles !!!


REPRESENTATION VISUELLE - SEANCE 2
Le travail se fera essentiellement à partir d’un logiciel « œil » que vous pouvez télécharger chez
vous facilement (voir la page 1L/Es du site que vous connaissez).

Activité 1 : la formation des images dans l’œil (
Allez à l’adresse suivante (cette adresse sera très utilisée tout au long de la partie vision) :
http://www.discip.ac-caen.fr/svt/pages/lycee/premieres/1l/vision/choixVision.htm
Faites l’activité A6 (L’image rétinienne) et dites :
Où se forme l’image et comment est cette image par rapport à l’objet ?
L’image se forme au fond de l’œil, sur la RETINE.
L’image est inversée par rapport à l’objet.
Rem : c’est une autre preuve que la vision ne se réduit pas à l’œil.
A partir de ces observations, donnez la qualité optique du cristallin.
Puisque l’image est inversée, le cristallin est donc une lentille convergente qui permet de faire la mise au
point sur la rétine car elle est souple.














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Activité 2 : organisation de la rétine et les différentes zones de la rétine
Légendez ces deux dessins ci-dessous et situez-les précisément sur la rétine.




LUMIERE LUMIERE


N’oubliez pas de faire figurer le trajet des rayons lumineux arrivant à la rétine.
Faites toute remarque utile à l’issu de l’examen de ces deux structures.
Où convergent tous les messages issus des photorécepteurs.
Lumière depuis le bas vers le haut
Densité des cellules différente selon l’endroit de la rétine.
Deux types de photorécepteurs à gauche, un seul à droite (cf. + loin.

Activité 3 : Densité des récepteurs et vision.
Cf. livre p 40 doc 2.
Faites les questions correspondant à ce document.
Commentaire. Ce document ne peut être correctement compris que si l’élève a bien compris son
orientation par rapport à l’œil. Le schéma de l’œil ainsi que l’exemple de lecture permettent
d’accéder à une représentation correcte.
Q3 : Les cônes et les bâtonnets ne se répartissent pas de façon identique :
- la densité de cônes est maximale au niveau de la fovéa et diminue très rapidement de part et
d’autre de celle-ci ;
- inversement, les bâtonnets présentent une densité plus importante dans la rétine périphérique que
dans la fovéa.
Q4 : Comme cela a été vu dans l’activité précédente, cônes et bâtonnets sont absents du point
aveugle, point de départ du nerf optique. 5/15 1ES SVT – représentation visuelle

La vision des couleurs est maximale dans la zone centrale qui se projette dans la zone centrale de la
rétine. On peut donc associer vision des couleurs et cellules photoréceptrices présentes dans cette
zone : les cônes sont responsables de la vision des couleurs.
Q5 : La vision des couleurs est absente en périphérie et les cellules photoréceptrices de la rétine
périphérique sont des bâtonnets : ils sont donc responsables de vision en teintes de gris.
L’acuité visuelle est maximale dans la zone de la fovéa : le niveau de précision avec lequel sont
perçus les objets est donc maximal dans la zone centrale du champ de vision.

Activité 4 : les différents types de photorécepteurs et sensibilité des cônes à la lumière.
Cherchez dans le logiciel ou votre livre les noms des deux types de photorécepteurs.
Cherchez à quoi ils correspondent.
Il y a cônes = C et bâtonnets = B.



Petit rappel.
De quoi est faite la lumière blanche ? Pourquoi un objet a une certaine couleur, rouge par exemple ?
Lumière = ensemble de radiations allant du rouge au violet (= spectre lumineux).Un objet est rouge car il
absorbe toutes les radiations sauf le rouge.
Analysez le graphique montrant la sensibilité des cônes (logiciel ou livre doc 3 p 41) et tirez toutes les
conclusions utiles.
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On voit qu’il y a 3 catégories de C. Des C sont un maximum de sensibilité au bleu, d’autres au vert,
d’autres au rouge
Les C servent donc à la perception des couleurs par addition.
Ici différences entre couleurs additives (vision) et soustractive (peinture)

Si les 3 récepteurs fonctionnent en même temps on voit du blanc
Cf. http://www.proftnj.com/opt-coul.htm#additive

Activité 5 : Sensibilité des récepteurs aux intensités lumineuses.
Faites l’activité B10 (sensibilité aux faibles lueurs) du site et analysez le graphiques du doc 4 p 41.
Qu’en concluez-vous ?
Les deux catégories de récepteurs ont des sensibilités différentes.
Forte sensibilité pour les B, faibles pour les C.
Finalement à quoi servent les bâtonnets ?
A la vision crépusculaire (faibles intensités).
Comment voit-on la nuit ? Qu’en déduisez-vous ?
En N&B, donc les B ne permettent qu’une vision N&B.
C pour la vision des couleurs, B pour le N&B.
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Activité 6 : Phylogenèse de la vision des couleurs.
La phylogenèse est l’histoire évolutive d’une espèce ou d’un groupe d’espèces apparentées. L’étude
de cette phylogénie recherche à déterminer les liens de parenté entre les groupes d’espèces de
différents, pour mieux comprendre leur évolution et à établir une classification des espèces en
fonction de leur parenté. Ce type de classification est donc dite « phylogénétique » et se présente
souvent sous la forme d’un arbre dont le tronc constitue l’ancêtre commun de toutes les espèces
figurées par les branches.
Moins il y a de nœuds entre deux espèces, plus celles-ci sont proches en terme de parenté évolutive
et de génétique.
Cf. livre p 44 et 45, répondez aux questions.

Doc. 1 Comparaison de l’opsine bleue des Primates
Les espèces qui possèdent les séquences les plus semblables sont le Chimpanzé et l’Homme alors que
celles qui possèdent les séquences les plus éloignées sont l’Homme et le Gorille avec le Bonobo.

Les séquences protéiques des opsines bleues du Bonobo, du Chimpanzé et de l’Homme sont identiques,
on peut donc supposer que ces espèces possèdent un ancêtre commun très récent.
On peut supposer que l’ancêtre commun avec les autres espèces est d’autant plus ancien que le nombre de
différences est important.
Les espèces Cebus et Saïmiri possèdent des opsines qui présentent un nombre de différences entre elles
plus faible qu’avec celles des autres espèces, on peut donc supposer que ces espèces possèdent un ancêtre
commun qui leur est propre.

Doc. 2 La vision en couleur des Primates.
Schéma des chromosomes qui portent les gènes codant les opsines pour Homme et Bonobo.

Schéma des chromosomes qui portent les gènes codant les opsines chez les singes du Nouveau Monde.

AUTOSOME = CHROMOSOME NON SEXUEL, X = CHROMOSOME SEXUEL

Seul l’Homme et les singes de l’Ancien Monde possèdent trois gènes codant les opsines alors que les
singes du Nouveau Monde ne possèdent que deux gènes. On peut donc supposer que ces espèces
possèdent un ancêtre commun qu’elles ne partagent pas avec les autres espèces de Primates ce qui
confirme les résultats précédemment obtenus.

Doc 3 : Le Cebus possède deux gènes codant les opsines alors que Macaque, Chimpanzé et Homme en
possèdent trois. L’apparition d’un nouveau gène (issu d’une duplication génique) à l’origine des gènes
codant les opsines verte et rouge, a dû avoir lieu après la séparation de la lignée des singes de l’Ancien
Monde de celle des singes du Nouveau Monde soit entre 40 et 23 Ma.
Bilan 8/15 1ES SVT – représentation visuelle

L’étude comparée des pigments rétiniens peut porter sur la comparaison des séquences d’un même gène,
comme par exemple le gène codant l’opsine bleue, ou sur les différents gènes codant les opsines.
Lors de la comparaison d’un même gène, on suppose que l’ancêtre commun à deux espèces est d’autant
plus proche que le nombre de différences entre ces deux gènes est faible.
Seul l’Homme et les singes de l’Ancien Monde possèdent trois gènes codant les opsines alors que les
singes du Nouveau Monde ne possèdent que deux gènes. Cela permet de supposer qu’ils partagent un
ancêtre commun qu’ils ne partagent pas avec les autres espèces.

Faites une synthèse de la séance.
SYNTHESE DE LA SEANCE.
C’est la rétine qui reçoit la lumière.
C’est ici que se trouvent les récepteurs qui transforment le stimulus lumineux en message nerveux.
La rétine a une organisation bien précise aussi bien en profondeur qu’en surface.
Il y a deux types de récepteurs : les b pour une vision en N&B avec des lumières intenses

REPRESENTATION VISUELLE - SEANCE 3
Activité 1 : les aires visuelles.
A partir du site dont je vous ai déjà donné l’adresse (cf. début de la séance 2), faites l’activité B7
(regardez aussi votre livre p 46 doc1).
Les aires activées du cerveau diffèrent en relation avec la fonction réalisée comme regarder une image ou
entendre un son. On peut donc supposer que chaque aire cérébrale possède une fonction spécialisée.
Les aires activées lorsque le sujet regarde une image sont localisées à l’arrière du cerveau dans le lobe
occipital.

Activité 2 : de l’œil au cerveau les voies visuelles.
Faites l’activité B6 et complétez le schéma ci-dessous :





Correction : 9/15 1ES SVT – représentation visuelle


Bilan :
Les informations visuelles arrivant dans l’hémisphère droit du cerveau proviennent soit du champ visuel
gauche de l’œil droit, soit du champ visuel gauche de l’œil gauche.

Activité 3 : Aires visuelles de v1 à v5
Les différentes aires cérébrales et leurs rôles respectifs.
Faites le document 3 p. 47 et répondez à la question 6.
Les images perçues possèdent différentes caractéristiques comme la forme, la couleur ou le mouvement.
On constate que dans le cas n° 1, la personne ne perçoit pas le mouvement alors que les autres
caractéristiques de l’image sont perçues. D’autre part, dans le cas n° 2, la personne ne reconnaît pas les
formes. On peut donc supposer que l’analyse des différentes caractéristiques d’une image se fait par des
aires visuelles différentes.
Faites le document 3 de la même page et répondez aux questions 7 et 8 et dressez un bilan du rôle de
chaque aire.
Ces résultats confirment l’hypothèse précédente. En effet, les images observées n’ont pas lesmêmes
caractéristiques et des aires visuelles différentes s’activent lorsque le sujet les observe : l’aire V4 ou l’aire
V5 s’active en plus des aires V1 et V2.
Mettre en relation (doc 3 et 4)
Lorsque le sujet observe un tableau de Mondrian (forme et couleurs mais absence de mouvement), les
aires V1 et V2 sont actives ainsi que l’aire V4. Lorsqu’il observe une image
en noir et blanc et en mouvement (absence de couleurs), ce sont les aires V1 et V2 ainsi que l’aire V5 qui
sont actives. On peut donc supposer que les aires V1 et V2 interviennent dans toutes les perceptions 10/15 1ES SVT – représentation visuelle

visuelles alors que l’aire V4 est spécialisée dans l’analyse des couleurs et des formes et l’aire V5 dans
l’analyse du mouvement.
L’aire V4 doit être endommagée chez le sujet n° 2 et l’aire V5 doit être endommagée chez le sujet n°1.
BILAN
Trajet des informations visuelles dans le cerveau :
Les aires du cerveau stimulées dépendant de l’action réalisée. On peut donc supposer que les aires sont
spécialisées. Les aires V1 et V2, situées à l’arrière du cerveau dans le lobe occipital, interviennent dans la
réception des messages nerveux en provenance des yeux. Elles sont indispensables à la perception
visuelle. Une image possède différentes caractéristiques (forme, couleurs, mouvement) qui sont analysées
par des aires différentes et spécialisées. L’aire V4 est spécialisée dans l’analyse des couleurs et des
formes et l’aire V5 dans l’analyse du mouvement.
En résumé :
V1  V2  aires spécialisées +/- complexes.
V3 = identification des formes ;
V4 = identification des couleurs essentiellement (+ forme aussi) ;
V5 = détection des mouvements et identification des formes dynamiques.
Remarque : vous pouvez compléter ce travail en faisant l’activité C4.

Activité 4 : Plasticité cérébrale
A. Existence d’une période critique dans l’apprentissage et l’organisation du cortex chez
l’animal et l’Homme.
(cf. aussi le site habituel, activité C5)
Expérience chez le chat : David Hubel et Torsten Wiesel ont montré que si un chaton est privé
d’expérience visuelle normale pendant une période critique au début de sa vie, le câblage des neurones de
son cortex visuel en est irréversiblement altéré. Un seul des deux yeux d’un chaton fut bouché dès les
premiers jours de sa vie et on le laissa se développer ainsi jusqu’à l’âge adulte (atteint environ à 6 mois
chez le chat) où on lui ouvrit l’œil à nouveau.
Les enregistrements électrophysiologiques dans son cortex visuel montrèrent un nombre anormalement
faible de neurones réagissaient à cet œil et un nombre anormalement élevé à l’œil qui était resté ouvert.
Fait remarquable, si l’on bloque l’œil d’un chat adulte durant un an, les réponses des cellules du cortex
visuel demeurent en tout point identique à celles d’un chat normal. Des expériences ultérieures ont
montré que l’occlusion de l’œil n’est efficace que si la privation a lieu au cours des trois premiers mois de
la vie chez le chat.
L'amblyopie est la diminution de la vision d'un œil par non-stimulation d'une voie visuelle au cours du
très jeune âge.
La voie visuelle de chaque oeil est stimulée dès la naissance, lorsque le nouveau-né ouvre les yeux.
Chez les enfants, dans une proportion de 4 à 7 %, la voie visuelle d'un oeil n'est pas stimulée de façon
adéquate. La cause la plus connue de ce désordre est le strabisme, communément appelé « oeil croche ».
Le strabisme atteint environ 2 % de la population.
L'autre cause la plus fréquente est présente à la naissance lorsque les deux yeux focalisent de façon
différente, c'est-à-dire qu'un oeil envoie un message clair au cerveau tandis que l'autre oeil est non utilisé
parce qu'il ne transmet pas une bonne image au cerveau. C'est le cas rencontré lorsqu'un oeil par rapport à
l'autre est beaucoup plus myope (oeil trop long) ou hypermétrope (oeil trop court).
Une autre cause, plus rare toutefois, est la présence d'une cataracte unilatérale qui, dans les premiers mois
de la vie, peut causer une perte de vision irrécupérable si cet oeil n'est pas opéré.
Analysez ces observations et concluez :
Si la privation de la vision a lieu pendant le jeune âge, l’établissement de la vision est impossible
quand cesse l’expérience.

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