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voies visuelles - du côté des élèves

Exemples de productions ou de raisonnements pour la démarche sur l'organisation des voies visuelles

 

Il s'agit de répondre à la consigne globale : "à partir de l’exploitation pertinente des cas cliniques proposés, reconstituez l’organisation des voies visuelles depuis chaque œil vers le cerveau"

  • Voir l'étape 1 : reconnaissance des voies anatomiques reliant l'oeil à l'encéphale
  • Voir l'étape 2 : reconstitution du trajet des fibres nerveuses dans la région du chiasma optique
  • Voir l'étape 3 : reflexion autour de l'implication du cortex cérébral 

 

Etape 1 - Reconnaissance des voies anatomiques reliant l'oeil à l'encéphale

[La première consigne donnée à l'élève est : "Utiliser les fonctionnalités du logiciel EduAnatomist pour visualiser, sur l’image anatomique « anatomie sujet 1212 » de la banque Neuropeda, les voies nerveuses reliant l’oeil à l’encéphale"]

IRM anatomique  sujet 1212 - coupe axiale passant par le chiasma  optique - non légendée IRM anatomique  sujet 1212 - coupe axiale passant par le chiasma optique -  légendée

IRM chiasma optique, non légendée

 

L'utilisation du zoom (molette) associée au  déplacement dans l'image (touche CTRL appuyée + bouton de la molette) permet de de focaliser la vue sur la zone d'intérêt : 

 zoom_chiasma  

IRM chiasma optique, légendé

Remarque : la tête étant  un volume et les représentations proposées étant  des coupes relativement fines,  on aura du mal à visualiser parfaitement sur une même section les deux nerfs optiques et le chiasma optique (ce dernier est "deviné" sur la coupe ci-dessus, alors qu'on visualise très bien les deux nerfs optiques)

 

 

 

 

  Origine de l'image : Rivière Denis, Commissariat à l'Energie Atomique / Service Hospitalier Frédérique Joliot. Orsay.

 

[la deuxième consigne donnée à l'élève est : "Exploiter en superposition les autres  images anatomiques concernant le même sujet "]   

Images exploitées et manipulations Captures d'écran légendée et commentaire 

- IRMsujet1212anat

- superposition avec IRMsujet1212anat3DTete

Régler l'opacité de la tête  de manière à maintenir la visibilité de la coupe.
Faire pivoter l'image (molette appuyée + déplacement de la souris).
 

tête3D

 Cette superposition permet de localiser, en volume et à l'échelle de la tête, l'emplacement de la coupe préalablement recrutée pour la visualisation du chiasma optique.

  Origine de l'image : Rivière Denis, Commissariat à l'Energie Atomique / Service Hospitalier Frédérique Joliot. Orsay

 - IRMsujet1212anat

- superposition avec IRMsujet1212anat3DHemisphereDroit

 

Choisir et régler la coloration de l'hémisphère droit.
Faire pivoter l'image (molette appuyée + déplacement de la souris).

nerfopthemdroit

nerfopthemdroitcoronale 

 Ces superpositions (en haut, coupe axiale + hémisphère droit 3D ; en bas, coupe coronale + hémisphère droit 3D) permettent de visualiser, en volume et à l'échelle de l'encéphale, la position des nerfs optiques. On observe que les nerfs optiques (flèches jaunes) issus de chaque oeil passent exactement sous les deux hémisphères cérébraux.

  Origine de l'image : Rivière Denis, Commissariat à l'Energie Atomique / Service Hospitalier Frédérique Joliot. Orsay

- IRMsujet1212anat

- superposition avec IRMsujet1212anatSegmentationHemisphereCerveletTronc

 

 anatencephale

 Cette superposition permet de cartographier différentes parties  de l'encéphale, au-delà du chiasma optique.

 Origine de l'image : Rivière Denis, Commissariat à l'Energie Atomique / Service Hospitalier Frédérique Joliot. Orsay

  

L'IRM anatomique aura donc permis de constater que les deux nerfs optiques issus de chacun des deux yeux passent sous les hémisphères cérébraux et convergent anatomiquement au niveau du chiasma optique.

 Dans l'étape suivante, on recherche la signification du chiasma optique dans la représentation visuelle ...

  retour à la présentation générale de la démarche pédagogique 

 

 Etape 2 - Reconstitution du trajet des fibres nerveuses dans la région du chiasma optique 

[La consigne donnée à l'élève est : "Exploiter les cas cliniques appropriés pour reconstituer le trajet des voies nerveuses entre chaque œil et le thalamus"]

     
  • Un exemple d'analyse des cas cliniques sans utiliser le soutien pédagogique

Il est indiqué que  le patient Y, dont un secteur de la portion occipitale de l'hémisphère droit a été détruit consécutivement à un AVC,  manifeste un déficit visuel dans l'hémi-champ gauche. Ce déficit visuel touchant chacun des deux yeux, on est amené à envisager que l'hémisphère cérébral gauche doit traiter certaines informations en provenance de l'oeil droit et d'autre en provenance de l'oeil gauche.

Un croisement des voies visuelles semble donc envisageable. Il s'agit alors d'explorer la zone de  rencontre des nerfs optiques issus  de chaque oeil , c'est-à-dire le chiasma optique. On utilise pour cela le cas de la patiente Z. Il est indiqué que cette patiente manifeste une perte de champ visuel sur les deux côtés,  c'est-à-dire un déficit de la partie gauche de l'hémi-champ de son oeil gauche ainsi que de  la partie droite de l'hémi-champ de son oeil droit. Il est précisé que ces symptômes sont une conséquence d'un adénome hypophysaire qui comprime la zone centrale du chiasma optique.  On est donc amené  - compte-tenu des connaissances sur le champ visuel monoculaire - à comprendre que :

- les zones latérales du chiasma optique (non lésées chez la patiente Z) contiennent les fibres nerveuses véhiculant les message nerveux respectivement issus de la rétine temporale de l'oeil droit et de l'oeil gauche ;

- la zone centrale du chiasma optique (lésée chez la patiente Z) contient des fibres nerveuses  conduisant les messages nerveux respectivement  issus de la rétine nasale de l'oeil droit et de l'oeil gauche ;

- le croisement des fibres nerveuses respectivement issues de la rétine nasale de l'oeil droit et de l'oeil gauche est prouvé par les déficits des hémi-champs gauches de chaque oeil chez le patient Y ;

- l'absence de croisement des fibres nerveuses respectivement issues de la rétine temporale de l'oeil droit et de l'oeil gauche est prouvé par l'absence de déficit de l'hémi-champ droit chez le patient Y.

On construit alors le schéma suivant, à partir du schéma initial  :

Schéma initial fourni aux élèves

 

 

schema_voies_visuelles.jpg
 

Schéma complété après analyse des cas cliniques hypoth2

  

--> Test du schéma hypothétique 1 ?

Schéma hypothétique testé

Hypothèse 1 :

hypoth1

Conséquence vérifiable (dysfonctionnement prévisible  en relation avec le diagnostic du cas clinique) Si le schéma hypothétique 1 est exact, alors une lésion du cortex occipital de l'hémisphère droit  doit se traduire par un déficit complet du champ visuel de l'oeil droit et aucun déficit du champ visuel de l'oeil gauche.
Confrontation aux symptômes effectifs
  • Le patient Y, dont le cortex occipital droit est lésé, présente une perte de vision dans l'hémi-champ  gauche de chaque oeil.
  • Les symptômes effectifs  du patient Y ne correspondent pas à ceux prévus dans le cadre de l'hypothèse.
Validation ou non du schéma hypothétique

Le schéma hypothétique 1 est invalidé.

 

 --> Test du schéma hypothétique 2 ?

Schéma hypothétique testé

Hypothèse 2 :

hypoth2

Conséquence vérifiable (dysfonctionnement prévisible  en relation avec le diagnostic du cas clinique)

Si le schéma hypothétique 2 est exact, alors :

- une lésion du cortex occipital de l'hémisphère droit doit se traduire  par un déficit partiel du champ visuel de chaque oeil ;

- une compression de la zone médiane du chiasma optique  doit se traduire par un déficit de l'hémi-champ droit de l'oeil droit et un déficit de l'hémi-champ gauche de l'oeil gauche.

Confrontation aux symptômes effectifs
  • Le patient Y, dont le cortex occipital droit est lésé, manifeste  une perte de vision dans l'hémi-champ  gauche de chaque oeil.
  • La patiente Z, dont la zone médiane du chiasma optique est comprimée, manifeste une perte de vision limitée  aux deux côtés de son champ visuel.
  • Les symptômes effectifs  des patients Y et Z  correspondent  à ceux prévus dans le cadre de l'hypothèse. 
Validation ou non du schéma hypothétique

Les deux cas cliniques corroborent le schéma hypothétique 2.

 

 --> Test du schéma hypothétique 3 ? 

Schéma hypothétique testé

Hypothèse 3 :

hypoth3

Conséquence vérifiable (dysfonctionnement prévisible  en relation avec le diagnostic du cas clinique) Si le schéma hypothétique 3 est exact, alors :

- une lésion du cortex occipital de l'hémisphère droit doit se traduire  par un déficit complet du champ visuel de l'oeil gauche et aucun déficit du champ visuel de l'oeil droit ;

- une compression de la zone médiane du chiasma optique  doit se traduire par un déficit visuel total , pour chaque oeil.

Confrontation aux symptômes effectifs
  • Le patient Y, dont le cortex occipital droit est lésé, manifeste  une perte de vision dans l'hémi-champ  gauche de chaque oeil.
  •  La patiente Z, dont la zone médiane du chiasma optique est comprimée, manifeste une perte de vision limitée aux deux côtés de son champ visuel.
  • Les symptômes effectifs  des patients Y et Z ne correspondent pas à ceux prévus dans le cadre de l'hypothèse. 
Validation ou non du schéma hypothétique

Le schéma hypothétique 3 est invalidé.

 

  •   Conclusion à propos de cette activité

L'analyse des cas cliniques aura donc permis de démontrer qu'au niveau du chiasma optique où convergent les deux nerfs optiques issus de chacun des deux yeux, les fibres nerveuses issues de la rétine nasale se projettent dans l’hémisphère cérébral opposé tandis que celles issues de la rétine temporale se projettent dans l’hémisphère cérébral situé du même côté. Les scientifique parlent de décussation des voies optiques au niveau du chiasma optique.  

 
Voir un point scientifique sur l'organisation des voies visuelles et la rétinotopie chez l'Homme

Voir un point scientifique sur les différentes voies visuelles

Retour à la présentation générale de la démarche pédagogique

 

Etape 3 - Réflexion autour de l'implication du cortex cérébral

[La consigne donnée à l'élève est : "Exploiter les cas cliniques appropriés pour mettre en évidence l’implication du cortex cérébral dans le traitement d’informations visuelles"]

L'analyse du cas du patient Y a permis de suggérer le rôle du cortex occipital dans le traitement des informations visuelles. Il reste à examiner le cas de la patiente X. Chez cette patiente, des objets situés dans la partie gauche du champ visuel ne sont pas pris en compte : on parle d'héminégligence. Il est par ailleurs indiqué que  la zone pariétale droite de son cortex a été lésée à la suite de son accident vasculaire cérébral.

L'analyse des cas cliniques aura donc permis d'établir que la fonction visuelle mobilise non seulement le lobe occipital mais également le lobe pariétal du cortex cérébral.

La réflexion autour de l’implication conjointe du cortex occipital et pariétal n’est ici qu’une première approche visant à sensibiliser à la diversité des régions corticales impliquées dans la vision. D’autres activités, précisément basées sur la neuroimagerie fonctionnelle, serviront à mettre en évidence la pluralité des aires visuelles au sein du cortex occipital (voir des propositions d'activités à propos des aires cérébrales impliquées dans la vision)

 

Retour à la présentation générale de la démarche pédagogique

Voir une variante de cette démarche : utilisation de l'IRM fonctionnelle  pour enquêter sur l'organisation des voies visuelles