PREMIERE PARTIE :LA REPRESENTATION VISUELLE DU MONDE

Chapitre 1 : L'œil: système optique de la formation des images

Problématique : comment expliquer le fonctionnement de l'œil?

I. L'organisation du globe oculaire

Activité n°1: Étude anatomique de l'œil

Titre:

Chaque globe oculaire, mobile grâce à des muscles fixés dans une cavité osseuse du crâne (l'orbite), est limité par trois membranes emboîtées qui, de l'extérieur vers l'intérieur, sont : la sclérotique puis la choroïde et enfin la rétine. La sclérotique est une enveloppe blanche et résistante. Vers l'avant, cette enveloppe devient parfaitement transparente et son rayon de courbure est plus petit (elle est plus "bombée") : c'est la cornée. La choroïde, de couleur noire, tapisse intérieurement la sclérotique, sauf au niveau de la cornée. Vers l'avant, elle donne naissance à l'iris, coloré, qui délimite une ouverture, la pupille, dont le diamètre peut varier. La rétine est la membrane la plus interne de l'oeil : il s'agit d'un tissu nerveux très mince collé contre la choroïde et dont le prolongement forme le nerf optique. Notons que la rétine est très riche en vaisseaux sanguins qu'il est possible d'observer en éclairant convenablement le fond de l'oeil. L'intérieur du globe oculaire est rempli par un ensemble de milieux transparents. En arrière de la pupille se trouve le cristallin : de forme biconvexe, il peut se déformer légèrement et modifier ainsi sa convexité grâce à l'action de petits muscles. Outre le cristallin, l'œil contient des substances gélatineuses auxquelles on donne le nom d'humeurs. ( humeur aqueuse en avant du cristallin, humeur vitrée entre le cristallin et la rétine)

1. A partir de vos observation et du texte, complétez les légendes du schéma de l’œil.2. Colorier en bleu la rétine, en rouge la choroïde et en jaune la sclérotique.

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Conclusion:

Activité n°2: Mise en évidence de la déformation d'un rayon lumineux lors de son passage dans différents milieux aqueux.Pb: Pourquoi le trajet de la lumière n'est-il pas rectiligne dans le cristallin ?

Protocole :Matériel : Un cristallisoir, un laser, 250ml d'eau, 250ml d'huile.Manipulation : Dans le cristallisoir, mettre l'eau puis l'huile (en quantité équivalente). Attendre que l'eau et l'huile se décomposent bien en deux couches différentes. Faire passer le rayon lumineux dans le cristallisoir et regarder en se mettant à la même hauteur que le cristallisoir.Résultat :Observer et dessiner le résultat obtenu.Interprétation : Ce phénomène s'appelle la réfraction : la lumière prend le chemin le plus rapide pour aller d'un point à un autre. La vitesse de la lumière est différente selon les milieux traversés. Lorsque la lumière reste dans le même milieu, la ligne droite est le chemin le plus court, mais lorsqu'elle traverse plusieurs milieux, le chemin le plus rapide est celui où elle passe le moins de temps dans le milieu lent et le plus de temps dans le milieu rapide.La vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000km/s. Chaque milieu possède son propre indice de réfraction : on le calcule ainsi : c'est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction du vide est donc de 1. L'indice de réfraction de l'eau est de 1,33 et celui de l'huile est de : 1,48. Les indices de réfraction de l'eau et de l'huile étant très proches, la "cassure" du rayon est beaucoup moins nette entre ces deux milieux.

Définitions:

Conclusion:

II. La formation des images

Pb: Où se forment les images dans l'œil?

Activité n°3: Mise en évidence de la formation d'une image

Œil normal (œil emmétrope)

objet rapproché

→ accommodation

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Œil myope (œil trop profond)

Œil hypermétrope (œil trop court)

Schéma n°2:

L'ensemble des milieux transparents de l'œil, à la manière d'une lentille convergente, permet la formation d'une image au fond de l'œil : normalement, l'image d'un objet éloigné se forme dans le plan de la rétine (et elle est donc nette). La cornée est responsable de la quasi totalité de la convergence nécessaire, l'intérêt du cristallin réside surtout dans la modification possible de sa vergence : il permet ainsi une "mise au point " (ou accommodation) pour la vision des objets rapprochés.

Définitions:

Conclusion:

Chapitre 2: La rétine: les photorécepteurs rétiniens génèrent des messages sensoriels

Problématique: Que se passe t-il ensuite, une fois que l'image est apparue sur la rétine?

Rappel: La cellule nerveuse ou neurone

I. Structure des photorécepteurs de la rétine

Activité n°4: Observation et interprétation d'une coupe microscopique de rétine.Schéma n°3:

Définitions:

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Schéma n°4:

1. Légender les différentes cellules2. Orienter la coupe3. Donner un titre4. Représenter par une flèche le trajet de la lumière à travers la rétine

La rétine a une structure hétérogène. On y distingue notamment : - La "tache aveugle" correspondant à la zone de convergence de toutes les fibres du nerf optique. Elle est dépourvue de récepteurs, donc "aveugle". - La fovéa ( = tache jaune, macula) où l'acuité visuelle et la vision des couleurs sont maximales en raison des récepteurs qui s'y trouvent, uniquement des cônes, et du fait que chacun d'eux est en liaison avec une fibre nerveuse qui lui est spécifique.- La zone périphérique : Plus on s'éloigne de la fovéa, moins il y a de cônes qui sont peu à peu remplacés par des bâtonnets. De ce fait, la vision périphérique est moins précise que la vision centrale.

5. Compléter le schéma n°1 avec les précisions apportées par ce texte.6. D'après le texte, comment s'explique la vision périphérique moins précise?

Conclusion:

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II. Fonction des photorécepteurs de la rétine Problématique : Comment l'image est-elle captée par la rétine?

Activité n°5: Détermination du champ visuel

Document n°5:

Activité n°6: Mise en évidence de l'adaptation aux faibles éclairement

Activité n°7: Expériences de persistance retienne (atelier)Thaumatropeshttp://www.dailymotion.com/video/x6zpcx_thaumatropes-2008_creation

Définitions:

Conclusion:

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Activité n°8: Le fonctionnement des photo-récepteur

Le système des bâtonnets a un faible pouvoir séparateur (mauvaise résolution spatiale) mais il est très sensible à la lumière. Au contraire, le système des cônes a une résolution spatiale très élevée mais il est moins sensible à la lumière (alors qu'un bâtonnet peut être sensible à un seul photon, il en faut plus de 100 pour activer un cône). Les bâtonnets contiennent tous le même pigment dont le maximum d'absorption se situe entre le vert et le bleu. En revanche, il existe trois types de cônes qui se distinguent par le pigment qu'ils renferment . chacun présente, en effet, un maximum d'absorption pour une longueur d'onde déterminée. Ces trois types de cônes sont donc sensibles à trois couleurs différentes.

1. Rappeler ce qu'est un photon.2. Expliquer en quoi les informations du texte corroborent ce qui a été dit avant à propos de la vision périphérique. 3. Placer sur le graphique ci dessous les légendes indiquant la cellule responsable de chaque courbe d'absorption.

Document n°6:

Conclusion:

III. De l'image au message nerveux

Activité n°9: activité nerveuse des cellules photo-réceptrices

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Longueur d'onde de la lumière en nm

Abs

orba

nce

des

cell

ules

Document n°7:

1. Utiliser le logiciel « L'œil et la vision »2. Indiquer sur quelle face arrive la lumière. Noter par une flèche rouge le parcours

de la lumière à travers la rétine.3. Quelles sont les cellules qui assurent la conversion de la lumière en un signal

nerveux ? Quelles sont les principales caractéristiques de ces photo-récepteurs ?

4. Repérer par des flèches bleues sur le schéma le trajet suivi par le signal nerveux pour l'une des zones rétiniennes.

5. Quels sont les principaux groupes de cellules que l'on peut dénombrer dans la rétine ?

6. Quelle est l'organisation cellulaire de la rétine au niveau du point aveugle, de la fovéa, de la zone située autour de la fovéa et périphérique ?

Conclusion:

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Chapitre 3: Le cerveau: un exemple d'intégration des signaux

Problématique: Comment l'image est-elle perçue par le cerveau?

Activité n°10: Étude de cas d'anomalies de la vision pour déterminer la localisation du cortex visuelhttp://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/vision/cas_anomalies_vision

Cas n°15: perte globale de la vision

1. Déterminer la localisation de l'aire responsable de la réception du message nerveux visuel.2. Orienter le schéma ci dessous et donner un titre.

Document n°8:

Cas n°4 : Hémianopsie latérale gauche

3. Quelle partie du cerveau semble affectée. Quelle partie du champ de vision ne voit plus? Que peux t-on en déduire?

4. Retracer sur le schéma ci dessous le trajet de l'information visuelle à partie de l'œil gauche en rouge et de l'œil droit en bleu.

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Document n°9:

Activité n°11: La transmission synaptique

Document n°10:

Entre la rétine et le cortex visuel, il existe une importante zone de relais : elle est située entre le chiasma optique et le cortex visuel. Dans ce relais cérébral, toutes les fibres des nerfs optiques sont en connexion synaptique avec d'autres neurones qui conduiront les messages jusqu'au cortex

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occipital.

Rappels (programme de 3 ème ): au niveau d'une synapse, la transmission du message nerveux

s'effectue grâce à un messager chimique, un neurotransmetteur. L'arrivée d'un message nerveux provoque la libération de cette substance chimique par le neurone pré-synaptique et celle-ci se fixe sur des récepteurs possédés par le neurone post-synatique. Cette fixation engendre un nouveau message nerveux transmis, ici, jusqu'au cortex visuel.

1. Repérer sur le schéma du document n°9 les lieux de transmission synaptique avec une croix.2. Proposer une hypothèse permettant d'expliquer le rôle de certaines drogues sur la perception visuelle.

Conclusion:

Activité n°12: La perception visuelleLivre 7 p 32

Conclusion:

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