Biologie procssus visuels

Pages: 68 (16877 mots) Publié le: 11 juin 2012
Neurobiologie des processus cognitifs

Première partie : L'information dans le cerveau

Théorie des neurones "grand-mère" (théorie hiérarchique)

Structure de la rétine

C'est "l'architecture" de la rétine qui permet d'expliquer (de façon très "mécanique" les premières étapes du traitement de l'information visuelle. L'histoire commence par une décomposition de l'image de la grand-mère en"pixels".
Grand-mère, œil et rétine
Les rayons lumineux viennent se réfléchir sur la grand-mère, traversent le cristallin, l'humeur vitrée et se projettent sur le fond de l'œil.
La paroi interne de l'œil est recouverte par la rétine qui est constituée de 5 couches cellulaires impliquées dans le traitement de l'information visuelle.
Les rayons lumineux traversent les 4 couches les plus superficielles etviennent stimuler la plus profonde.
Cette couche est constituée par les cellules réceptrices : les "cônes" et les "bâtonnets".
Lorsque les rayons lumineux (qui constituent l'image) frappent les cellules réceptrices, ils provoquent dans celles-ci une réaction chimique, qui va transformer le signal lumineux en signal électrique.
C'est ce signal électrique qui va être transmis à la couche suivante, latroisième, celle des cellules bipolaires.
L'information est ensuite transmise à la cinquième, la couche des cellules ganglionnaires, qui envoient leurs axones vers le cerveau par le nerf optique.

Cellules réceptrices visuelles

Les cellules réceptrices visuelles sont de deux grands types : les "cônes" et les "bâtonnets".

Voici les principales différences entre ces deux types de récepteurs :

-Sensibilité : forte pour les bâtonnets, faible pour les cônes
- Spécialisation : bâtonnets : non; cônes : couleur; 3 types.
On trouve les cônes spécialisés dans le bleu (λ=420nm), le vert (λ=534nm) et le rouge (λ=564nm)... (chez l'Homme)
- Localisation sur la rétine : bâtonnets : plutôt concentrés en périphérie; cônes : plutôt au centre.
- Connectés à des cellules ganglionnaires de type :magnocellulaires pour les bâtonnets; parvocellulaires pour les cônes. Cette information est sans importance pour la compréhension du traitement de l'information, si ce n'est qu'elle montre que dès le début, il y a une ségrégation entre la voie "cône/couleur/fovéa", et la voie "bâtonnets/sensibilité/périphérie" (la fovéa est le centre de la rétine).

Tentez d'observer une étoile peu lumineuse : on y arrivebeaucoup mieux en ne la fixant pas directement (en regardant légèrement à côté) car si on projette son image sur la fovéa, les cônes ont une faible sensibilité. Si on projette son image sur la périphérie de la rétine, son image stimule des bâtonnets qui ont une forte sensibilité. C'est une conséquence de la sensibilité, de la localisation et de la ségrégation.
Analogie avec les perceptrons etréseaux multicouches

Champs récepteurs ganglionnaires
* L'information visuelle (image) ayant été décomposée au niveau des cellules réceptrices (cônes et bâtonnets), on assiste, dans les cellules ganglionnaires à une première étape de "reconstitution" de l'image.

Les champs récepteurs

Le champ récepteur d'une cellule est une zone de la rétine qui, lorsqu'elle est stimulée (la zone), va provoquerune modification d'activité de la cellule.

Si l'on enregistre l'activité d'une cellule ganglionnaire (pendant que l'on stimule la rétine par des faisceaux lumineux), on parle de champ récepteur ganglionnaire.
Si l'on enregistre l'activité d'une cellule corticale (toujours pendant que l'on stimule la rétine), on parle de champ récepteur cortical.

L'expérience de Kuffler (1953)

La "technique deKuffler" ("l'ophtalmoscope multi-faisceaux") est la méthode qui a permis d'enregistrer les champs récepteurs ganglionnaires

Elle consiste à :
- anesthésier un animal (initialement un chat)
- placer une électrode d'enregistrement a proximité d'une cellule ganglionnaire
- envoyer un faisceau lumineux a différents endroits de la rétine
- enregistrer les réponses électro physiologiques de la...
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