SVT - 1èreESL - Lycée Camille St-Saëns

Grâce aux documents suivants, valider vos hypothèses et expliquer la notion de spécialisation fonctionnelle des aires cérébrales visuelles.

Documents :
(d’après http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/neurosciences/actualisation-des-connaissances/vision/comprendre/vision_scientifique/organisation_cerebrale)

Dès les années 1970, l'étude du singe-hibou et du macaque a montré que le cortex visuel était constitué de plusieurs aires cérébrales (V1, V2, V3, V4 et V5). A l'aide d'électrodes, on a pu enregistrer l'activité électrique de cellules du cortex de singes à qui on présentait différents stimuli : couleurs, barre d'orientation variable, points lumineux en mouvement ou se déplaçant dans différentes directions.

Ainsi a été découvert l'aire V5. C'est une région dont toutes les cellules sont sensibles au mouvement et dont aucune n'est sensible à la couleur des cibles en mouvement. Une autre région, l'aire V4, a été identifiée. Ses cellules sont spécifiques de certaines longueurs d'onde lumineuses. La plupart des cellules d’une autre aire voisine, l’aire V3, sont sensibles aux formes, mais, comme les cellules de l'aire V5, elles ne sont pas sensibles à la couleur des stimuli.

Dès les années 1970 Sémir Zéki a ainsi proposé le concept de spécialisation fonctionnelle du cortex visuel, c'est à dire le traitement séparé de la couleur, de la forme, du mouvement, et sans doute, d'autres caractéristiques du monde visible. Comme la plupart des informations aboutissant aux aires spécialisées proviennent de l'aire V1, il en a conclu que cette aire est également spécialisée, de même que l'aire V2 qui reçoit les informations de V1 et est connectée avec les autres aires spécialisées. Sémir Zéki a ainsi comparé les deux aires V1 et V2 à des "bureaux de poste" distribuant les signaux aux aires appropriées. Cette théorie a ensuite été confirmée par de nouvelles techniques de coloration des tissus et des études physiologiques (telles que TEP ou IRMf) ont permis de passer à l'étude de ces régions chez l'homme.

Chez l'homme, c'est grâce à des études en imagerie cérébrale fonctionnelle (notamment par une approche nommée IRMF rétinotopique ou IRMf Fourier), qu'une disposition comparable des aires visuelles a été montrée. Les études cliniques de déficits visuels successifs à des lésions du cortex viennent confirmer cette spécialisation fonctionnelle du cortex humain.

IRMf : imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle ; permet de mesurer l'augmentation du débit sanguin dans un tissu en relation avec son activité biologique. Cette technique est fondée sur le fait que l'hémoglobine du sang perturbe la résonance magnétique des noyaux d'hydrogène de son voisinage. Cette perturbation dépend de la charge de l'hémoglobine en dioxygène. Quand l'organe s'active le débit du sang oxygéné augmente et entraîne la modification du signal de résonance.

BILAN

L’Imagerie fonctionnelle (IRMf) ou encore la Tomographie à Emission de Positons (TEP) du cerveau permet d’identifier et d’observer le cortex visuel qui est composé de différentes aires :

o Les aire V1 et V2 constituent le cortex visuel primaire qui reçoit toutes les informations issues des rétines et qui distribue ensuite ces informations aux autres aires.

o L’aire V3 va permettre de reconnaître les formes.

o L’aire V4 va permettre d’identifier les couleurs.

o L’aire V5 est spécialisée dans la vision des mouvements.

On parle de spécialisation fonctionnelle des aires cérébrales visuelles.

Ces différents types d’information, couleur, forme et mouvements, sont ensuite intégrées ensemble pour former une image complète permettant de restituer les couleurs, les formes et le mouvement.