Documents pour la classe

– Thème commun 1 – Représentation Visuelle

Programme de l’enseignement scientifique en L et ES

Organisation du document

• Un exemple de programmation

• Des ressources indispensables

• Des propositions de situations d’apprentissage

• Des ressources pour aller plus loin

Représentation visuelle – enseignement scientifique L&ES

Rédaction Académie de Lyon – G.Grousset

Représentation visuelle – enseignement scientifique L&ES

Rédaction Académie de Lyon – G.Grousset

Un exemple de programmation autour de problèmes scientifiques partagés entre les SPC et les SVT

« Comment l'œil produit une image du monde qui nous entoure » 3 séances« Comment la rétine permet d’obtenir une image précise » 1 séance« Comment les couleurs sont obtenues dans la vision humaine » 2 séances «  Comment la vision des couleurs s’est construite chez les primates » 1 séanceEvaluation & Bilan ou Débat 1 séance« Comment les couleurs sont obtenues » 1 à 2 séances«  Comment le cerveau permet la perception de l'image » 1 séance« Comment la perception visuelle est transmise et perturbée par les drogues »

1 séanceEvaluation 1 séance

Total 12 ou 13 séances en alternance régulière de SPC et SVT y compris les évaluations

Représentation visuelle – enseignement scientifique L&ES

Rédaction Académie de Lyon – G.Grousset

Un exemple de programmation autour de problèmes scientifiques partagés entre les SPC et les SVTExemple Comment l’œil produit une image du monde qui nous entoure

avec des propositions d’activités et des objectifs de formation

Activités possibles Objectifs de formation

- approche historique commune (SVT, SPC) sur le lieu de la formation des images

- dissection de l’œil (lapin, poisson) mise en relation avec les propriétés optiques et l’identification du lieu de formation des images

- étude de l’appareil optique, incluant les défauts optiques de l’œil et les techniques de correction (verres, lentilles ou opérations correctrices)

Comprendre une démarche aboutissant au concept de formation des images

Extraire de l’information utile Construire des connaissances à partir

d’observations et de la mise en relation de données

Comprendre des problématiques de santé en relation avec des progrès techniques

C'est avec Ibn Al Haytam (ou Alhazen), opticien persan du Xème siècle, qu'un progrès capital dans la compréhension de la propagation et de la perception du rayonnement lumineux est réalisé. Il propose que les rayons lumineux se propagent de l'objet à l'œil, ce dernier devenant le récepteur de la lumière. Cependant il commet l'erreur de suggérer que c'est le cristallin (et non la rétine) qui reconstitue l'image point par point, avant son transfert, par le nerf optique, jusqu'au "siège de l'âme".

y = 123,91x-1,088

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Programmation

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Des ressources indispensables

Exemples de :• Logiciels :

• De Visu• L’œil• Phylogène

Fichier de moléculesVertébrés lycée

Programmation

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Des ressources indispensables

Des sites• de l’INRP• SVT – Rennes• Lyon - des documents• du Collège de France • un sur les effets et flash-back

Mécanismes cérébraux de la lecture Stanislas Dehaene

Données moléculaires L'individu présente une anomalie génétique sur le chromosome X, dans la région Xq28. Son chromosome X montre une délétion de 570 paires de bases, située à 4kb en amont du gène du pigment rouge et 43 kb en amont du plus proche gène du pigment vert. La région où se trouve cette délétion est essentielle à l'expression des deux types de gène rouge et vert. Cet individu présente une altération de ses cônes rouges et verts (il ne possède ni pigment rouge, ni pigment vert). Il possède seulement quelques cônes bleus.

Des revues• Ouvrage L’œil, le cerveau, la vision• PLS mars 2010 N° 389 : « L’évolution de la vision des couleurs chez les primates »• PLS avril 2004 N°318 : « Drogues et cerveau » 

Terme de « flashback » décrit des distorsions perceptives et des images intrusives, spontanées et récurrentes après l’usage de LSD (Horowitz, 1968et 1969). C’est une répétition spontanée et transitoire, parfois permanente, de certains aspects de l’expérience induite par l’hallucinogène en son absence. L’imagerie cérébrale fonctionnelle a permis de mettre en évidence que les structures cérébrales nécessaires à l’identification des perceptions visuelles peuvent être engagées dans l’imagerie mentale en dehors de toute entrée perceptive.… une image mentale qui provient d’une réactivation d’une représentation stockée dans la mémoire à long terme peut contribuer à une reconstruction perceptive, et cela en dehors de toute stimulation perceptive.

Programmation

Représentation visuelle – enseignement scientifique L&ES

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Des propositions de situations d’apprentissage,Cinq exemples sont proposés, parmi ceux – ci :

Exemple 3 : dans la partie « De l’œil au cerveau, Aires visuelles et perception visuelle, Aires cérébrales et plasticité»Objectif de la tâche complexe : On cherche à comprendre comment le cerveau permet la vision des couleurs, des formes et des mouvements.

Pré-requis : La notion du programme suivante « Le message nerveux visuel emprunte des voies nerveuses jusqu’au cortex visuel » a été traitée. Motivation possible : Présentation de cas de malades (par exemple : site INRP cas 11 et 16) avec un déficit de la vision des couleurs ou un déficit de reconnaissance visuelle d’une personne de son entourage proche (ne pas présenter les résultats des examens mais uniquement le constat de déficit). Une occasion d’éducation à la santé (prévention des risques d’AVC) peut être trouvée ici.

Consignes données aux élèves : L’étude de certains cas de personnes ayant eu un accident vasculaire cérébral permet parfois de comprendre le rôle du cerveau dans la vision.- Utiliser les données cliniques macroscopiques et les données de l’imagerie cérébrale pour relier un déficit visuel à une atteinte cérébrale, pour le cas clinique étudié (cas 11 ou 16).- Argumenter l’interprétation scientifique en utilisant les enregistrements vidéo fournis pour confirmer le lien entre les récepteurs rétiniens et le cortex cérébral. - Mettre en relation les résultats des cas cliniques observés d’anomalies de la vision avec la représentation schématique de la page « vision, fonction cérébrale » du logiciel œil.

Vous représenterez sur le schéma fourni les zones cérébrales responsables de la vision.

Voir les exemples de situations

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Réponse corticale enregistrée lors d'une stimulation visuelle par des anneaux en expansion.

Fichier mpg

Les images fonctionnelles de vision et rétinotopie sont obtenues lors de l'observation binoculaire de mires qui présentent des stimuli vidéo circulaires. L'objectif est de stimuler localement et périodiquement l’ensemble du champ visuel du sujet qui fixe une mire centrale. Les stimuli sont périodiques avec une fréquence lente (18Hz), l'analyse des données fonctionnelles amène à rechercher des activations de groupe de neurones selon la même fréquence (dans ce cas, c'est une analyse par transformée de Fourier qui permet de repérer les décalages temporels dans l'activation des neurones).L’image fonctionnelle IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieExcentricite a été construite en utilisant comme stimulus visuel des anneaux en expansion ou en contraction présentés sous forme de vidéo (Figure 1B et animation). Les groupes de neurones activés par la partie centrale du champ visuel le sont en premier par rapport aux autres qui sont activés par les parties plus périphériques du champ.

Activation corticale enregistrée test d’excentricité

Extraits du site Vision - INRP

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De l’œil au cerveau• Revues & ouvrages PLS octobre 2004 N°324 : « Vieillissement et troubles de la vision » SV décembre 2002 « Vers la fin des lunettes »

Des ressources pour aller plus loin

• LogicielsAber, les aberrations optiques (Site académie de Dijon – Sciences physiques)Genigen : logiciel gratuit de traitement de séquences nucléotidiques ou protéiquesRastop : visualisation des opsines (cf site SVT Lyon)

•SitesUniversité d’Angers pour les reconstructions phylogéniquesIRM Cerveau et résultats (ENS SPC Lyon)

La chimie de la perception•Revues & ouvrages PLS janvier 2005 N°327 : « Du cannabis dans le cerveau »

Programmation