Activité 2 : Organisation des voies visuelles - variante
Cette démarche représente une variante de la proposition éponyme qui se basait sur une exploitation de cas cliniques d'anomalies de la vision pour reconstituer le trajet des voies optiques.
Contexte
L'activité pédagogique proposée se place au sein du thème 3C "De l'oeil au cerveau : quelques aspects de la vision" du nouveau programme de Première S (2011). Il est également possible de proposer cette activité dans le cadre du thème "Représentation visuelle" du programme de Sciences des classes de Première L et ES (2011).
Différentes notions (architecture complexe de la rétine, implication des photorécepteurs et autres neurones rétiniens dans l'élaboration d'un message nerveux) auront préalablement été construites.
La notion de champ visuel aura été explicitée. Le champ de vision binoculaire consiste en deux hémichamps visuels symétriques, l'un droit, l'autre gauche. Il aura été établi (voir une illustration) que chaque hémichamp visuel comprend le champ rétinien nasal de l'oeil ipsilatéral (= du même côté) et le champ rétinien temporal de l'oeil controlatéral (= du côté opposé).
Il s'agit alors de déterminer le trajet emprunté par le message nerveux élaboré au niveau de la rétine, c'est-à-dire d'enquêter sur l'organisation des voies visuelles.
Pour cela, il est proposé aux élèves d'analyser différentes images d'IRM anatomique puis d'IRMf de rétinotopie afin d'élucider, dans la région du chiasma optique, le comportement des fibres nerveuses des deux nerfs optiques issus de chaque oeil.
L'étude ainsi réalisée permettra de mettre en évidence la décussation des voies visuelles au niveau du chiasma optique. D'autre part, l'implication du cortex occipital des hémisphères cérébraux sera constatée, sans que ce dernier point soit l'objectif cardinal de l'activité.
Ressources mises à disposition des élèves
- Ressources informatiques : Logiciel EduAnatomist et une série d'images d’IRM anatomique et fonctionnelle d’encéphale de sujets de la banque Neuropeda
- Schéma incomplet (à annoter au cours de l'activité) de l'organisation des voies visuelles depuis chaque oeil vers le cerveau
- Documents complémentaires : tutoriel pour la visualisation d'images anatomiques avec le logiciel EduAnatomist, ou bien fiche technique (au format pdf) à télécharger ; tutoriel pour la visualisation d'images fonctionnelles avec le logiciel EduAnatomist ; schéma référent de l'anatomie de l’encéphale dans la région des nerfs optiques
Déroulement de l'activité
Une consigne globale peut être donnée à l'élève, par exemple :
"à partir de l’exploitation pertinente des images d'IRM anatomique puis fontionnelle, reconstituez l’organisation des voies visuelles depuis chaque œil vers le cerveau"
Une aide à la résolution peut être proposée :
- Premier temps : l'IRM anatomique et la reconnaissance des voies anatomiques reliant l'oeil à l'encéphale
| Ressources à exploiter | Pistes de travail |
- IRMsujet1212anat
- IRMsujet1212anat3DTete
- IRMsujet1212anat3DHemisphereDroit
- IRMsujet1212anatSegmentationHemisphereCerveletTronc
Origine des images : Rivière Denis, Commissariat à l'Energie Atomique / Service Hospitalier Frédérique Joliot. Orsay.
|
-->Production attendue : un compte-rendu sous forme numérique comportant des captures d'écran légendées des différentes représentations obtenues. -->Compétence B2i lycée : item L.2.3 : "J'utilise les documents ou des logiciels dans le respect des droits d'auteurs et de propriété" et item L.3.1 : "Je sais créer et modifier un document numérique composite transportable et publiable". |
--> Voir des possibilités de représentations avec EduAnatomist
- Deuxième temps : une utilisation possible de l'IRMf pour la reconstitution du trajet des fibres nerveuses dans la région du chiasma optique
On utilise ici une IRMf dans le cadre de la rétinotopie. On parle de rétinotopie pour désigner la relation entre la position de de l'objet observé dans le champ visuel, la situation de l'image dans la rétine et l'activité correspondante d'un point du cortex.
| Ressources à exploiter | Pistes de travail |
|
Logiciel EduAnatomist et série d'images d’IRM anatomique et fonctionnelle d’encéphale du sujet 131311 de la banque Neuropeda:
Origine des images : Nicolas Wotawa, INRIA of Sophia Antipolis Université de Nice-Sophia Antipolis- UFR Sciences Ecole Doctorale STIC --> Voir des explications plus détaillée sur l'obtention de ces images : accès à la fiche pédagogique associée au sujet 131311
|
[ATTENTION : le mode de codage couleur des images fonctionnelles proposées ne correspond pas à la signification statistique de l’activation des différentes régions cérébrales mais au codage des régions du champ visuel testées : codage avec des couleurs froides (bleu) lorsque le secteur en rotation parcourt la partie droite du champ visuel et avec des couleurs chaudes (orange / rouge) lorsqu’il parcourt la partie gauche.] -->Production attendue : une capture d'écran légendée de la représentation obtenue.
Il est attendu que les élèves trouvent et schématisent la manière dont s’agencent, au niveau du chiasma optique, les voies issues des rétines nasale et temporale pour chaque œil. |
--> voir un exemple d'exploitation de l'IRMf pour construire le trajet des voies visuelles
QUELQUES LIENS UTILES :
- voir l'autre approche : utilisation de cas cliniques pour enquêter sur l'organisation des voies visuelles.
- Voir des propositions d'activités à propos des aires cérébrales impliquées dans la vision
- voir un point scientifique sur la technique d'IRM
