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Aires cérébrales et plasticité

La vision n'est pas seulement liée aux yeux. Les informations des yeux sont transmises au cerveau qui les traite dans différentes aires visuelles reliées par des voies spécifiques. Certaines drogues, comme le LSD, sont capables d'altérer la vision en interagissant avec le fonctionnement des voies visuelles. Le phénotype visuel est propre à chacun, il est lié à une composante génétique et à la plasticité cérébrale, qui permet d'organiser le cerveau en fonction de l'environnement et des apprentissages de chacun.

I

La vision

A

De l'œil au cerveau

La rétine enregistre le message visuel grâce aux photorécepteurs et le transforme en un message nerveux de nature électrique. Le message nerveux est alors transmis par le nerf optique de chacun des deux yeux, jusqu'au cortex visuel. Au cours de ce trajet, les fibres nerveuses se croisent : la perception d'une partie du champ visuel gauche se fait dans l'hémisphère cérébral droit et inversement.

Cortex visuel

Le cortex visuel primaire est la zone du cerveau qui intègre les informations visuelles. Il se situe au niveau du lobe occipital, à l'arrière de la tête, et se compose du cortex visuel droit et du cortex visuel gauche.

Le nerf optique est composé de nombreuses cellules qui récupèrent les informations captées par la rétine. La rétine de chaque œil peut être décomposée en trois zones :

  • Le champ temporal : il correspond aux informations visuelles enregistrées entre le milieu de l'œil et la tempe.
  • Le champ nasal : il correspond aux informations visuelles enregistrées entre le milieu de l'œil et le nez.
  • Le point aveugle : il correspond à la zone où se rejoignent les enregistrements rétiniens pour former le nerf optique. Il n'y a donc aucune information transmise au niveau de ce point, d'où le nom de point aveugle.

Les deux nerfs optiques se croisent à l'arrière des yeux au niveau d'une zone appelée chiasma optique.

Dans cette zone :

  • Les informations temporales droites rejoignent les informations nasales gauches pour aller vers le cortex visuel droit.
  • Les informations temporales gauches rejoignent les informations nasales droites pour aller vers le cortex visuel gauche.

Une partie de l'analyse des informations visuelles est donc inversée au niveau du cerveau.

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Zone rétinienne de l'œil

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Transmission des informations des rétines jusqu'aux cortex visuels

B

Les aires et voies visuelles

1

Intégration normale des informations visuelles

Les informations liées à la vision sont complexes et sont donc traitées par plusieurs aires cérébrales (appelées aires corticales, s'il s'agit du cortex cérébral).

Le cortex genouillé latéral reçoit en premier les informations des nerfs optiques. Le cortex visuel reçoit ensuite les informations du corps genouillé latéral. Le cortex visuel se compose de deux zones :

  • Le cortex visuel primaire, aussi appelé V1, qui reçoit en premier lieu les informations rétiniennes.
  • Le cortex visuel secondaire, aussi appelé V2, reçoit les informations du cortex visuel primaire.

Le cortex visuel secondaire envoie ensuite les informations à d'autres zones du cerveau au travers de deux voies :

  • La voie ventrale : cette voie gère les informations liées aux formes et aux couleurs, elle conduit au lobe temporal. Dans ce lobe on retrouve l'aire corticale V3 qui gère les formes et l'aire V4 qui est utilisé pour différencier les couleurs.
  • La voie dorsale : cette voie gère les informations liées aux mouvements et aux positions dans l'espace, elle conduit au lobe pariétal. On y retrouve l'aire corticale V5 qui gère le mouvement.

Les différentes aires et voies visuelles ont été découvertes et sont étudiées au travers des IRM, mais le traitement de l'information visuelle nécessite une intégration de l'ensemble des informations fournies par les aires cérébrales.

IRM

L'IRM est un acronyme signifiant "imagerie par résonance magnétique". Cette technique permet d'étudier l'activation des zones cérébrales lors de différents stimuli, on parlera alors d'IRM fonctionnel.

On réalise une IRM lors d'un cas d'un accident vasculaire cérébral (AVC) pour voir quelles zones cérébrales ont été touchées.

Notre mémoire joue un rôle très important dans la perception des images et des formes. C'est pour cette raison qu'existent les illusions d'optique.

2

Les perturbations de la vision

Le message nerveux est un message électrique, sa transmission est réalisée par des neurones réalisant des connexions synaptiques entre eux. Pour que la transmission se réalise, il faut qu'un neurotransmetteur (ou neuromédiateur) soit libéré par le neurone pré-synaptique. Le neurotransmetteur se fixe ensuite sur le neurone post-synaptique au niveau de son récepteur spécifique, ce qui permet le transfert de l'information.

Neurotransmetteur

Un neurotransmetteur est une molécule qui permet le passage des informations nerveuses d'un neurone à un autre.

La sérotonine est un neurotransmetteur.

La sérotonine est un neuromédiateur jouant un rôle important dans la vision. Il s'agit de la molécule qui permet le passage des informations visuelles d'un neurone à un autre au sein des voies visuelles.

Certaines drogues peuvent perturber la vision, c'est le cas du LSD. Cette drogue est un analogue de la sérotonine.

Analogue de la sérotonine

Un analogue de la sérotonine est une molécule à la conformation spatiale (la forme 3D) similaire à celle de la sérotonine. Cela signifie qu'il peut se fixer sur les récepteurs de la sérotonine, et induire des réactions normalement générées uniquement par la sérotonine.

Le LSD est un analogue de la sérotonine.

Le LSD est capable de se fixer sur les récepteurs de la sérotonine, et ainsi de générer un message qui n'existait pas auparavant. De la sorte, il produit des hallucinations visuelles qui peuvent être violentes et créer des séquelles irréversibles.

Une autre perturbation de la vision est la cécité. On a tendance à attribuer les cécités à un défaut de l'œil.

Cécité

La cécité est une déficience visuelle, elle peut être partielle ou totale.

Une personne aveugle est atteinte de cécité totale.

Toutes les cécités ne sont pas dues à des défauts de l'œil. Un endommagement des voies visuelles, par exemple un AVC dans la zone du cortex visuel, peut parfaitement entraîner une cécité totale, alors même que les yeux fonctionnent très bien.

II

Le phénotype cérébral visuel

Le phénotype cérébral visuel est composé :

  • D'une part de génétique : les gènes correspondant aux caractéristiques physiques de nos yeux et de notre cerveau sont liés aux caractères héréditaires transmis par nos parents, tels que certains défauts de l'œil comme la myopie.
  • D'une part de plasticité cérébrale.

Plasticité cérébrale

La plasticité cérébrale est la capacité de notre cerveau à se modifier, se remodeler, en fonction de nos apprentissages. Cette plasticité est plus importante durant la phase de croissance, et diminue avec l'âge.

La récupération de certaines capacités après un AVC est le fait de la plasticité cérébrale.

Au cours de la vie, notre vision est stimulée en permanence, par des stimuli qui sont propres à chacun. Ainsi notre cerveau s'organise en fonction de notre environnement.

La plasticité cérébrale est la capacité du cerveau à s'organiser ou à se réorganiser. Une stimulation répétée permet de renforcer un circuit neuronique qui va perdurer.

Ce mécanisme est mis en jeu dans :

  • L'apprentissage de la lecture : le cerveau apprend à reconnaître les signes.
  • La mémoire visuelle : le cerveau apprend à reconnaître un visage, un objet.
  • L'apprentissage d'un sport : le cerveau stimule les réflexes liés à ce sport et la croissance des muscles impliqués.
  • L'apprentissage d'un instrument de musique.

C'est également la plasticité cérébrale qui permet à un individu de retrouver des capacités perdues après un AVC. Le cerveau va réorganiser certains circuits neuronaux de façon à combler les manques liés à l'accident.

AVC

Un AVC est un accident vasculaire cérébral, c'est-à-dire une hémorragie cérébrale ou l'arrêt de la circulation sanguine dans une zone du cerveau qui entraîne la mort des tissus.

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