• Nous avons vu quel était le rôle des aires primaires V1 et V2, des centres d’interprétation de la vision.
            Elles permettent de reconstituer dans leurs neurones une image en relief de ce qu’a vu l’œil et reçu la rétine, et donne en outre des éléments quant à l’éclairement, la couleur, les formes et les déplacement des objets regardés et de leur environnement.
            Nous allons maintenant voir le rôle des aires suivantes, V3 à V8.


            Le schéma ci-dessous montre les positions de ces différentes aires et leur rôle est le suivant :
    http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/centresvision.jpg

            L’aire V3 se sert des données de V1 et V2 pour analyser les formes des objets et de leur environnement, et cela aux différents instants successifs.
            L’aire V5 par des balayages successifs, repère les positions des sensations identiques à des instants différents et donc analyse les mouvements, et notamment les vitesses de déplacement, avec une correction par rapport à nos propres déplacements
             L’aire V4 est reliée surtout aux informations des cônes de la rétine et sert donc à l’interprétation des couleurs, à partir des colonnes sensibles.
             L’aire V6 est un relais de signaux.
             Les aires V7 et V8 sont le « Où » et le « Quoi » et nous allons en parler plus longuement
             L’aire LO est une représentation des deux hémisphères optiques pour identification des objets. Elle aide l’ « Quoi ? » à statuer, grâce à la vision stéréoscopique.

            Le schéma ci dessous représente le résultat final du traitement :
            • Un centre « où? », qui établit des cartographie des lieux vus, l’hémisphère gauche traitant l'espace droit et l’hémisphère droit, l’espace gauche et la synthèse. 
        L’aire V7 Où, est située sur le haut de la partie occipitale. Le traitement qui va de V1 et V2 à V7 est appelé la voie « dorsale »
            • Un centre « quoi ? », qui identifie les objets, l’hémisphère gauche traitant les détails et l’analyse et l’hémisphère droit, l’image globale, la structure et la reconnaissance des objets.
        L’aire V8 Quoi, est située sur le bas de la partie occipitale. Le traitement qui va de V1 et V2 à V8 est appelé la voie « ventrale »

    http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau1/3713885.jpg
            Ces deux centres communiquent avec le thalamus et l’hippocampe et avec les mémoires globales qui associent objets, images, sons, et les autres sens et également avec la mémoire lexicale qui associé les objets aux mots. 

            Les deux traitements dorsaux et ventraux sont relativement indépendant et ont des propriétés spécifiques.
            Le traitement ventral Quoi conditionne la mémorisation des objets et leur vison et le traitement dorsal Où conditionne leur préhension et donc la commande des muscles des mains notamment.
            On constate par exemple la chose étonnante suivante lorsqu’une maladie ou un accident ont détruit les neurones de la voie ventrale Quoi, sans altérer la voie dorsale Où : la personne ne voit plus les objets devant elle, et pourtant elle peut les prendre avec sa main. On pense donc que la vision de l’objet existe encore par la voie dorsale, mais qu’elle ne peut plus parvenir à la conscience et à la mémoire. Mais cette vision inconsciente en provenance de V1 et V2 et transmise et analysée par la voie dorsale est suffisante pour pouvoir saisir l’objet
            Tout se passe comme si nous avions deux systèmes d’interprétation de la vue ; l’environnement, le Où, et les objets, le Quoi.

            En définitive on peut résumer tout le traitement des centres de la vision dans le schéma ci-dessous :

    http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/cartesimages.jpg
                    Le thalamus joue un rôle très particulier dans la coordination des perceptions.
            Des neurones oscillateurs du tronc cérébral envoient dans le cerveau et notamment au thalamus des impulsions aux fréquences de 80 et 40 Hz, caractéristiques de l’éveil.
            Cette fréquence de 40 hz provoque dans d’autres centres la vigilance qui est un état de concentration, et l’attention qui focalise le cerveau sur une cible.
            Pendant le sommeil profond, elle est de 2 à 3 Hz et pendant le sommeil paradoxal et le  rêve, d’environ 30 hertz                                          
            Pendant l’éveil, les zones sensitives du cortex sont balayées toutes les 12,5 ms par un influx 80 Hz, émanant des neurones du thalamus, lequel active les neurones du cortex, qui renvoient les signaux de sensations à la fréquence de 40 Hz.
            Toutes les perceptions qui arrivent dans le même créneau de 12,5 ms, représentent le même environnement à l’instant t.
            Si un incident attire l’attention, cette fréquence est « remise à zéro » grâce au balayage à 80 Hz, ce qui permet une nouvelle perception.

           De plus Il y a rétroaction des aires d'interprétation, notamment V1 et V2 vers le thalamus, qui fait, à la demande, des opérations de filtration et qui par ailleurs communique avec les autres centres du cerveau et transmet les informations, notamment au cortex préfrontal (le patron et chef d’orchestre) et vers l'hippocampe (le chef d'orchestre de la mémoire)..

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               Dans le dernier article je vous ai parlé de l’acheminement du flux nerveux depuis l’œil et la rétine jusqu’aux centres primaires de traitement de la vision, qui se trouvent à l’arrière du cerveau, au-dessus de la nuque.
              Je vais maintenant vous montrer comment ces centres font ce traitement.

              L’aire primaire V1 est composée de colonnes de neurones, mais les signaux qui y arrivent ont fait l’objet auparavant d’un  tri et d’un aiguillage dans le thalamus. Des points de l’image que l’on regarde vont arriver, du fait du système optique de l’œil, sur deux points homologues des rétines de l’œil droit et de l’œil gauche, dont l’écartement est différent selon la distance des points de l’image. Le thalamus envoie ces informations à des colonnes à des profondeurs différentes, de telle sorte que l’on a sur les colonnes de l’aire V1 une « image en relief » de ce que voit l’œil. (la carte rétinotopique, voir figures ci dessous). 

     Les centres de traitement de la vision dans le cerveau (2)  Les centres de traitement de la vision dans le cerveau (2)      

             

     

     

     

                          

    Chaque colonne correspond aux signaux transmis par un neurone de la rétine, mais le thalamus à aménagé les faisceaux nerveux pour que deux colonnes adjacentes reçoivent les signaux des neurones de la rétine à des places identiques dans l’œil droit et dans l’œil gauche, qui se retrouvent donc côte à côte. 

              Chaque colonne de V1 contient six couches de neurones..
              Les signaux arrivent du thalamus sur la couche 4, et sont traités par les couches 1,2 et 3. Les couches 5 et 6 rassemblent les signaux œil droit, œil gauche, afin de créer une vision en relief en se servant des différences de positionnement en fonction de la distance. (voir figure de droite).
              La figure de gauche montre l’organisation des colonnes des couches 1, 2 et 3.  Sur la première face se succèdent les colonnes relatives à chaque neurone de la rétine, de l’œil droit et de l’œil gauche (en jaune).
              Si on examine la réponse des 24 neurones situés perpendiculairement aux couches, on voit qu’ils ne donnent une réponse que si le stimulus reçu a une certaine direction dans l’espace : cela veut dire que leur champ spatial n’est pas circulaire mais est ovale et l’axe orienté dans une certaine direction : l’axe de sensibilité va varier selon le neurone  et couvrir ainsi environ 24 directions possibles. (en marron)   
             De plus intercalés (en rouge), d’autres neurones, groupés en taches qui sont sensible à l’intensité lumineuse et à la couleur.

    Les centres de traitement de la vision dans le cerveau (2)Les centres de traitement de la vision dans le cerveau (2)

     

           

     

     

                La couche V2 de l’aire primaire est organisée de façon analogue, mais l’organisation est encore plus complexe, car, à coté des neurones sensibles à l’orientation, certains neurones vont détecter des changement brutaux de luminosité et donc être sensibles aux bords de formes, d’autres vont collationner les signaux de plusieurs neurones adjacents et être sensibles aux traits, aux  dimensions, et aux angles.

              Enfin des neurones vont collationner des signaux successifs et être sensibles au déplacement perpendiculaire à l’orientation de leur tache, un neurone étant sensible au déplacement dans un sens et un autre au sens opposé.

              Maintenant que nous connaissons l’arsenal élémentaire, voyons comment il permet la reconstitution de l’image à partir de cet ensemble de neurones des aires primaires V1 et V2, qui donnent en fait des réponses par tout ou rien ou par plusieurs degrés de stimulus.
            En associant l’orientation et les différences de luminosité et de contraste, et la détection des bords, les neurones sensibles aux traits vont reconstituer les traits et courbes de l’image et donc sa forme. Les neurones des tâches vont associer une couleur et une luminosité aux points étudiés.

    Dans le prochain article, nous examinerons le rôle des aires V3 à V8 de ce cortex visuel


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  •              Lors de nos études, ou dans la presse ou internet, on nous parle souvent de l’œil et des anomalies telle que myopie ou hypermétropie et ce qui nous atteint tous à partir d’un certain âge, la presbytie. Mais on ne nous parle jamais de l’interprétation de la vision par le cerveau et c’est pourtant un phénomène extraordinaire. 
              Je vais essayer de réparer ce manque, mais en plusieurs articles pour ne pas vous saturer et pour être plus clair.

              D’abord l’œil et la transmission jusqu’aux centres d’interprétation primaire situés à l’arrière du cerveau, au dessus de la nuque, via le thalamus qui est au centre du cerveau.
              Le schéma ci dessous, à gauche, vous montre une coupe de l’œil, dans laquelle on voit le cristallin, qui est une lentille organique souple, que l’on peut contracter grâce à des muscles appropriés.
              Les objets que l’on veut voir, ne sont pas tous à la même distance, et le cristallin se contracte plus ou moins, afin que l’image de l’objet se forme sur la rétine où des neurones vont capter la lumière correspondante, selon son intensité et sa fréquence, c’est à dire sa couleur (schéma de droite).

     

     

     

     

              En effet la rétine comprend deux sortes de cellules sensibles :

                 o Environ 5 millions de « cônes », de trois sortes, sensibles à des longueurs d’ondes rouge, verte ou bleue. Ils donnent donc une vision en couleurs et sont principalement présents dans la « fovéa » au centre de la rétine, où la densité de cellules est beaucoup plus forte, pour voir les détails de l’objet que fixe l’œil.
                         o Environ 100 millions de « bâtonnets » répartis dans toute la rétine, qui ne sont sensibles qu’aux différences d’intensité lumineuse (donc en niveaux de gris).

               Les informations sont envoyées par les nerfs optiques de chaque œil, mais les axones côté nasal se croisent dans le « chiasma optique », de telle sorte que les informations des deux yeux sur la vision à droite est traitée par l’hémisphère gauche, et sur la vision à gauche par l’hémisphère droit. Elles passent ensuite par le thalamus, et plus particulièrement une partie de ce centre que l’on appelle le « corps genouillé » (cf. schéma ci dessous).

               Le thalamus fait un pré-traitement des informations qui permet de rapprocher le signal de précédentes visions en mémoire et il transmet immédiatement l’information aux centres amygdaliens, qui réagiront s’il y a danger, sans attendre une interprétation plus évoluée. La vision dans le thalamus est assez sommaire : elle analyse - très vite - une image dans ses formes générales floues. Cette image peu détaillée détermine cependant de nombreux comportements immédiats en cas de danger.

               En même temps  le thalamus transmet aussi le signal aux centre d’interprétation situés à l’arrière du cerveau, mais ceux-ci mettront plus longtemps à traiter l’information car l’information va subir des traitements dans plusieurs « étages » de neurones.
              Leur information traitée sera ensuite envoyée via le thalamus au cortex préfrontal pour qu’il ait conscience de ce que l’on a vu, et également à l’amygdale qui va modifier éventuellement sa réaction première.
             Ainsi lorsqu'on voit une forme allongée sur le sol, le thalamus interprète comme un serpent et active immédiatement les réactions corporelles qui sont pour lui l’émotion, le danger, la peur, la défense .… Le cortex visuel peut ensuite analyser plus finement et réaliser que ce n'était qu'un tuyau d'arrosage ou une racine et limiter ou moduler l'action de l’amygdale.

    Dans le prochain article j’examinerai le traitement des aires primaires de la vision.


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       grrrr !

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

                 Des chercheurs en neurobiologie étudient pourquoi on se gratte, animaux comme humains.

     

     Pour eux se gratter est une habitude de l’homme datant de la préhistoire et transmise par l’évolution. L’homme préhistorique vivait dans un milieu hostile, et dangereux pour sa peau, du aux insectes et aux plantes, qui pouvaient lui transmettre des hôtes indésirables, chimiques ou microbiens. (les animaux aussi, pensez au chien qui se gratte s’il a des puces).

     Alors la peau réagissant par une congestion entraînant une démangeaison, l’homme se grattait pour déloger des hôtes indésirables et alerter les défenses immunitaires. (qui d’entre nous n’a pas écarté une ortie, par peur des démangeaisons passées ?) 

     

     Il y aurait dans notre peau, à coté des neurones de la douleur, des « neurones de grattage », certains activé par l’histamine et d’autres par d’autres substances. 

     Mais au départ la démangeaison est déclenchée par des protéines ou des enzymes déposées par un insecte (piqûre de moustique par exemple) ou par une plante (ortie…). Ces composés chimiques entrainent une réaction de la peau, de petites cellules immunitaires libérant des messagers chimiques (les cytokines), qui augmentent la réaction immunitaire et provoquent une légère démangeaison. On se gratte et on endommage ainsi la couche superficielle de l’épiderme, ce qui entra^ne la libération d’histamine.

     C’est un neurotransmetteur qui active des terminaisons des neurones de la peau, sensibles à ce produit et provoquent la sensation de démangeaison.

     D’où l’utilisation de médicaments anti-histaminiques pour vous calmer.

     

               Mais ces médicaments sont parfois peu actifs, car d’autres terminaisons nerveuses semblent sensibles aux démangeaisons. Ces neurones provoquent une sensation de démageaison plus sensible, genre chaleur et brûlure. Ils sont activés par d’autres protéines, qui sont produites par insectes et plantes. C’est le cas par exemple du « poil à gratter ».  On peut soigner ces démangeaison par un médicament, initialement utilisé contre le paludisme, la chloroquine.

     

     De plus les récepteur de la douleur sur la peau réagissent aussi conjointement en cas de démangeaison. Comme dans le cas de la douleur, ces terminaison nerveuses sont relayées au niveau de la colonne vertébrale, par un système de neurones qui atténue le signal nerveux, lorsque l’organisme produit des endo-morphines naturelles.

     

     Au niveau du système nerveux central, l’hypothalamus reçoit ces signaux et il active le cortex cingulaire antérieur, qui semble à l’origine du réflexe de grattage, commandé aux cortex moteur, notamment des mains (pour l’homme; une vache se gratte contre un arbre).

     Le grattage alerte le système immunitaire, mais provoque aussi l’activation du système de récompense qui libère de la dopamine, tandis que l’hypothalamus fait libérer les endorphines. Le grattage est donc perçu comme quelque chose d’agréable qui procure une certaine satisfaction.

     Mais on constate aussi que la libération de dopamine est plus importante mais nécessite un niveau de démangeaison plus important, chez les personnes atteintes de démangeaison chronique. C’est analogue à une addiction.

     C'est la raison pour laquelle il est difficile de s’empêcher de se gratter et pour laquelle, quand on voit quelqu’un se gratter, on a envie d’en faire autant.

                    Mais ne vous grattez pas trop : cela entraîne une augmentation de circulation du sang, et donc davantage d’inflammation, ce qui, à postériori, augmente la démangeaison !

     

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    Les rats rient quand on les chatouille !

                Nous avons toutes sortes de comportements que nous constatons, mais dont nous ne connaissons pas bien le processus.
               Les neurobiologistes les étudient et c’est toujours intéressants de lire leurs publications. Mais certaines nous font parfois sourire car nous trouvons qu’elles traitent d’un sujet futile.
               C’est la cas de chercheurs de l’université de Berlin qui cherchent à expliquer les réactions des individus quand on les chatouille. Et ils ont chatouillé des rats de laboratoire, pour étudier leur comportement !! Et ils aiment cela (les rats).

    Les rats rient quand on les chatouille !  Les rats rient quand on les chatouille !
           
                 J’avoue que je ne savais pas que les rats étaient chatouilleux et « riaient » en poussant de petits cris dans la bande des ultrasons (donc inaudibles pour l’homme).
              Les neurones à la base de cette réaction sont sur la partie antérieure du dessus du crâne dans le cortex somato-sensoriel, et on peut les faire rire sans les chatouiller en excitant électriquement cette zone. Mais ces neurones s’activent aussi lors de jeux : les rats « rient » quand ils jouent, mais par contre sont inhibés par le stress ou par la présence d’un danger.
              Ces chercheurs considèrent que chatouiller doit être un comportement social analogue au jeu, qui ne peut se faire que dans une atmosphère de détente. C’est une recherche de plaisir social qui dissipe les tensions. Elle résulte d’un contact physique.

                Si chez les rats le rire correspond à des sons d’environ 50 kherz, chez l’homme la fréquence est audible vers 2 kherz. Bien sur on peut encore se chatouiller par plaisanterie, mais ce n’est pas une habitude courante en société ! Chez l’homme, le langage a remplacé le contact physique et c’est lui qui provoque le rire, le plus souvent. L’humour  s’est substitué aux chatouilles ! Mais c’est toujours un acte dans la détente, dans une atmosphère de contentement : on peut rire seul d’une pensée, d’une situation qui vous plaît, vous amuse, mais pas d’une atmosphère inquiétante.
               Ce sont les aires du langage et le cortex qui vont saisir et analyser une plaisanterie, mais ce sont aussi les aires somato-sensorielles, qui déclencheront le rire.
               Mais c’est quand même difficile de se faire rire tout seul. Il y a une certaine inhibition, de la même façon qu’il est presque impossible de se chatouiller soi-même, carle cerveau bloque alors la réaction physique.

              Je crois que si je trouve un  rat dans le voisinage et que j’arrive à l’attraper, je le chatouillerai sous les pattes avec une plume de pigeon !


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