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LA REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE

Objectif : Cette partie du programme doit apporter les bases philosophiques sur la perception de l'environnement, avec une distinction entre le monde perçu et le monde réel.

Introduction :

Les organes des sens détectent les variations de différents facteurs de l'environnement (lumière, température, vibrations sonores,…) et transmettent les informations collectées au cerveau. Pour l'espèce humaine, la vision est le sens le plus développé et 40% des informations perçues par les organes des sens le sont par l'œil.

Poly 1 — selon la distance à laquelle nous regardons ces deux objets, on perçoit un poisson et une cage séparées ou un poisson dans une cage. Le cerveau reçoit donc deux images qu'il va interpréter différemment selon l'angle de vue. C'est une première preuve que le monde perçu est une interprétation du cerveau du monde réel.

Problématique : Comment expliquer que le monde perçu n'est pas le reflet nu de la réalité ?

Problème : comment fonctionne un oeil ?

I L'œil, système optique permettant la formation des images

A. Anatomie de l'œil

Dissection de l'œil + interprétation

Expérience de l'oeil décapé

Poly 1 —Texte à trou à compléter

Poly 2 — Schéma de l'œil et sa correction

B. La formation des images sur la rétine

Explication d'un système optique à partir des exemples de l'appareil photo et du rétroprojecteur :

OC : L'œil, comme l'appareil photo et le rétroprojecteur, est un système optique permettant la formation d'une image nette sur un écran (rétine).

Problème : comment s'effectue la conversion du signal lumineux en message nerveux envoyé au cerveau ?

II La rétine : tissu spécialisé dans la photo-perception

A. Observation microscopique de la rétine

Poly 3 — Observation microscopique de la rétine

OC : La rétine est un tissu nerveux au niveau duquel se forment les images. Elle est constituée de plusieurs couches cellulaires parmi lesquelles on distingue les photorécepteurs qui convertissent l'information visuelle (lumière) en signal électrique conduit par le nerf optique vers le cerveau. L'information visuelle sera alors interprétée par le cerveau qui créé une idée du monde environnant : c'est le monde perçu.

Poly 1 — Expérience de Mariotte

OC : Au niveau de chaque œil, il existe une zone dépourvue de photorécepteurs : il s'agit du point de départ du nerf optique. Ce point au niveau duquel il ne se forme pas d'image est le point aveugle (=tache jaune).

B. Fonctionnement des photorécepteurs

Question : Comment se passe la vision des couleurs ?

Expérience du champ visuel des couleurs

OC : Notre œil se compose de quatre types de photorécepteurs sensibles au rouge / vert / bleu et à la lumière.

Question : Comment peut-on percevoir des millions de couleurs en ne pouvant en capter que 3 d'entre elles ?

Présentation des couleurs primaires à partir d'une lanterne.

OC : - La lumière blanche peut-être formée par 3 couleurs : le rouge, le vert et le bleu. En les mélangeant, on peut obtenir toutes les couleurs que nous percevons.
- Chaque couleur a une longueur d'onde précise. Par exemple le bleu sera autour de 440 nm, et le rouge autour de 700 nm.
- Lorsqu'un objet reçoit de la lumière, il absorbe une partie des couleurs. Les autres sont réémises et donnent la couleur de l'objet. Par exemple un pull bleu absorbe toutes les longueurs d'ondes sauf celles autour de 440 nm. Un pull noir absorbe donc toutes les couleurs par opposition aux pulls blancs.

C. Les différents types de photorécepteurs

1 - Les cônes : photorécepteurs sensibles aux couleurs

OC : La perception des couleurs se fait par des photorécepteurs spécialisés : les cônes. Ils sont de trois types : rouge - vert - bleu.

Voir explication du champ visuel

Poly 4 — document 2 + correction

OC : Ces cônes sont concentrés au niveau de la fovéa c'est-à-dire la zone de la rétine où se forme l'image. Plus on s'éloigne de la Fovéa moins il y a de cônes.

Question : Dans le noir il n'y a pas de couleurs, mais on arrive à distinguer les objets.

2 - Les bâtonnets : photorécepteurs sensibles à la luminosité

OC : Les bâtonnets sont des photorécepteurs sensibles à la lumière : ils permettent la vision aux faibles éclairements mais pas la vision des couleurs.

Question : Comment se répartissent-ils au sein de la rétine ?

Poly 4 — document 4 + correction

OC : La densité des cônes au niveau de la Fovéa est très importante alors qu'elle diminue rapidement lorsqu'on s'éloigne de cette zone où se forme l'image. Au contraire, la quantité de bâtonnets est importante autour de la Fovéa.

Lors de la vision nocturne, la pupille se dilate afin de recruter plus de photorécepteurs (des bâtonnets).

Question : Comment expliquer une différence d'acuité entre ces différents types de photorécepteurs ?

3 - Acuité visuelle et structure de la rétine

Poly 4 — exercice n°2 p 29

OC : La rétine est constituée de 3 couches de cellules nerveuses : les photorécepteurs, les neurones bipolaires et les neurones ganglionnaires (nerf optique). Lors du transfert du message nerveux élaboré par les bâtonnets, le nombre de cellules nerveuses diminue pour chaque couche ce qui concentre le signal dans le nerf optique. Cette concentration s'appelle la convergence.

L'avantage de la convergence, c'est une amplification du signal ce qui permet la vision nocturne avec les bâtonnets.
L'inconvénient est une baisse de l'acuité visuelle. Ainsi, pour les cônes situés au niveau de la fovéa, il n'y a pas de convergence, ce qui permet de conserver une acuité maximale.

Attention : Ne pas confondre la convergence des lentilles et celle de la rétine !

Problème : Comment est traité ce message nerveux par le cerveau ?

III Les voies visuelles

A. La propagation des messages nerveux

Poly 5 — neurones et synapses
Cassette vidéo

OC : Un message nerveux est un signal électrique qui se propage au niveau des neurones le long de " fils spécialisés " appelés axones. Ce message se déplace en sens unique.

Il existe des jonctions entre ces neurones appelées synapses. Cette liaison permet le passage du message nerveux électrique d'un neurone à l'autre grâce à des molécules chimiques : les neurotransmetteurs.

OC : Les LSD (acide Lysergique DiEthylamine) proviennent d'un champignon de l'Ergot de Seigle. Cette substance hallucinogène se fixe sur les récepteurs des neurotransmetteurs au niveau des synapses. Le cerveau croit alors voir des choses inexistantes. Les effets secondaires peuvent s'avérer être très dangereux (envie de suicide ou de commettre un homicide, flashback,...).

B. Le cerveau : centre d'analyse des informations visuelles

Cassette sur la tomographie

OC : La tomographie par émission de position est une technique utilisée pour rechercher la zone du cerveau qui travaille lors d'un exercice physique ou mental. Il s'agit d'observer les pics de radioactivité dans le cerveau du patient qui vient d'ingérer une substance radioactive (glucose) allant dans son sang. Lorsqu'une qu'une région du cerveau travaille, elle consomme le glucose libérant de la radioactivité.

Poly 6 — Les aires du cerveau

OC : Le cerveau est divisé en aires cérébrales. Chaque aire se retrouve symétriquement de part et d'autre du cerveau et a une tache bien définit. Elles sont connectées entre elles ce qui permet d'interpréter communément les informations (exemple : une aire traite la couleur pendant qu'une autre traite la forme, mais au final l'image vue est unique).

Sous problème : A quoi sert ce traitement de l'information par le cerveau ?

Poly 7 — Les illusions d'optique

OC : Les illusions d'optique sont en général dues à une erreur d'interprétation du cerveau des images perçues. Ces erreurs de perceptions varient selon les apprentissages et les expériences acquises de chacun.

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