Mardi 23 septembre 2014 à 8:01

Vue, ouïe, toucher...

Plusieurs correspondant(e)s m’ont à nouveau demandé d’expliquer comment le cerveau interprétait les perceptions de nos 5 sens et notamment la vue.
    Je n’avais pas donné suite jusqu’à présent car c’est extrêmement compliqué et je n’étais pas sûr de pouvoir expliquer clairement les processus.
    Je vais essayer de le faire, mais , pour que ce soit plus facile à suivre je vais faire cela progressivement en intercalant d’autres articles.
    Je vais commencer par la vue, en faisant 4 articles : celui-ci général, qui donne un schéma de tout le processus d’interprétation de la vue. Ensuite je décrirai l’organisation de la rétine, puis je ferai deux articles sur les centres d’interprétation à l’arrière du cerveau (au dessus de la nuque).


    Comme vous le savez déjà sans doute, l’œil a un obturateur la paupière, un diaphragme, l’iris, qui limite la quantité de lumière incidente selon la luminosité extérieure, puis une lentille, le cristallin, qui change sa focale en se contractant grâce à des muscles spécifiques, et enfin le récepteur sensible, la rétine.
    Comme vous le voyez sur les schémas ci dessous, le cristallin adapte sa courbure à la distance de l’objet que l’on veut voir, de telle sorte que l’image lumineuse de l’objet se forme sur la rétine, mais inversée.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/oeilhumain.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/images-copie-2.jpg












     Dans la rétine , dont j’exposerai demain le fonctionnement, nous trouvons deux grandes catégories de cellules nerveuses : les cônes et les bâtonnets.
    Il y a 120 millions de bâtonnets, qui sont sensibles aux très faibles luminosités, mais en noir et blanc. Ils ne fournissent pas une image très nette et sont répartis sur toute la rétine, sauf en son centre.
    Il y a 6 millions de cônes, qui fournissent un signal d’intensité différente selon les énergies (ou longueurs d’onde) de la lumière reçue. Il en existe trois grande catégories dont le maximum de sensibilité est soit pour les lumières bleues, soit pour les lumières vertes, soit pour les lumières rouges. L’image qu’ils fournissent est beaucoup plus nette.
    On trouve des cônes sur toute la rétine, mais une zone centrale, appelée la « fovéa », est dotée exclusivement de cônes.
    Nous ne voyions vraiment très nettement que dans cette région, et la fovéa en surface ne représente que 1:10 000 ème de la surface de la rétine : elle est de la taille d’une tête d’épingle.
    En fait nous voyons de façon floue sur 180 d° vers l’avant, et nous repérons les objets les mouvements qui nous intéressent. Nous détournons alors la tête et l’oeil de telle sorte que l’image de la cible convoitée se forme sur la fovéa, de façon à en voir les détails nets.
    Nous verrons par la suite que alors que la fovéa ne représente que 0,01% de la rétine, de l’ordre de 10% du cortex cérébral sera consacré à l’interprétation de ses images : c’est pour cela que nous avons une image précise de ce que nous regardons.
    Par ailleurs, à l’endroit où le nerf optique se rassemble pour quitter le globe oculaire, il n’y a pas de rétine et donc une "tache aveugle" (voir schéma ci-dessus).

    http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/chiasmaoptique.jpgSur la rétine de chaque œil se forme une image de ce que nous voyons devant nous, mais la collecte des signaux nerveux de ces images se fait par moitié, coté droit et coté gauche.Or le cerveau a besoin (notamment pour des question de vision en relief), de comparer les images des deux yeux. La nature a donc voulu rapprocher les deux images relatives au même coté et les demi images droite et gauche de chaque œil sont donc véhiculées par deux faisceaux différents du nerf optique.
    Pour que les parties droites ou gauches des images des deux yeux soient cote à cote, il y a donc croisement des faisceaux intérieurs (vers le nez), se croisent pour rejoindre le faisceau issu de l’autre œil. (voir schéma ci-contre). Le lieu où se croisent ces faisceaux s’appelle le « chiasma optique »

    Après s’être ainsi croisées, les fibres du nef optique ont un premier relais dans le thalamus, qui coordonne nos sensations, dans une zone qu’on appelle le « corps genouillé », qui comporte six couches qui sont comme des crêpes superposées repliées sur elles même en forme comme l’articulation du genou.
           Des fibres relient ces diverses couches à celles des neurones de l’aire V1, du centre d'interprétation de la vue, à l’arrière du cerveau, dans le lobe occipital,  mais ceci dans les deux sens, cette aire d’interprétation agissant aussi en rétroaction sur les neurones du corps genouillé.
      Les signaux de chaque neurone de la rétine arrivent dans cette aire V1, sur des groupes spécifiques de neurones, de telle sorte que, si on analyse par exemple sur le cerveau d’un singe, les signaux de ces neurones, on s’aperçoit qu’ils repréentent exactement une image de ce que nos yeux voient; (voir en fin d'article el schéma du singe).
    C’est pourquoi l’aire V1 est appelée l’aire « primaire » de la vison qui nous fournit une image « brute » de ce que nous voyons, avec des nuances d’intensité, mais, en quelque sorte, en niveau de gris pour comparer à votre imprimante.
    Ce traitement au niveau de l’aire V1 est assez grossier, alors que nous avons parfois besoin de voir des détails et de préciser des formes : l’aire V1, envoie de nombreuse connections vers une aire secondaire V2, qui analyse les détails dont nous avons besoin.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/corpsgenouille.jpghttp://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/singeoeil.jpg
 












http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/airesvision.jpg
















        L’analyse des stimuli visuels amorcée dans V1 et V2 se poursuit ensuite à travers deux grands systèmes corticaux de traitement de l’information visuelle. La première est une voie dite « ventrale »qui s’étend vers le lobe temporal et serait impliquée dans la reconnaissance des objets. La seconde est une « voie dorsale » qui se projette vers le lobe pariétal et serait essentielle à la localisation des objets (et de notre position dans l’espace) et cela dans trois nouvelles aires V3, V4 V5, qui se dédouble entre ces deux voies; (voir schéma).
    L’aire V3 se sert des données de V1 et V2 pour analyser les formes et va donc nous permettre ensuite une reconnaissance des objets et de leur environnement, mais en participant à l’analyse de leur mouvement  (en repérant des positions successuioves fournies par l’aire V5.
    Cette aire V5 par des balayages successifs, repère les positions des sensations identiques à des instants différents et donc analyse les mouvements, et notamment les vitesses de déplacement. Ses neurones partes des données des aires V1 et V2 qui concernent chaque point de l’image, mais ensuite l’aire V5 est aidée par l’aire V3 pour reconstituer le mouvement d’un objet complet, l’aire V3 aidant à assembler les points qui le constituent.
    L’aire V4 est reliée surtout aux informations des cônes de la rétine et sert donc à l’interprétation des couleurs.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/i02crvis3b.jpg

      Enfin deux aires plus évoluées sont l’aboutissement de ce traitement : ce sont les aires 6 et 7 mais que je préfère appeler le « quoi » et le « où ».
    Les aires « Quoi », sur la voie ventrale, dans les lobes temporaux, rassemblent les renseignements sur l’objet et donc permettent de l’identifier et elles sont en liaison avec les aires du vocabulaire (Geschwind), pour donner un nom à l’objet reconnu, et avec l’hippocampe pour mettre en mémoire d’éventuelles données.
    Les aires « Où » sur la voie dorsale et dans les lobes pariétaux localisent les objets et leur mouvement, établissent une carte qui nous permet de nous orienter, de nous déplacer et d’agir.
    Ces données du Quoi et du Où, sont évidemment transmises au cortex préfrontal, le chef d’orchestre du cerveau, qui prend les décisions d’action réfléchies, et oriente éventuellement les yeux (et les autres sens), pour obtenir des informations supplémentaires.

    Le cortex visuel est l’un des éléments les plus volumineux du cerveau : il compte environ 5 milliards de neurones. (sur les 100 milliards du cerveau). J’en parlerai après demain, après vous avoir parlé demain de la rétne.
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