Voies optiques
Voie rétino-corticale : champs récepteurs des cellules corticales striées

Chez les vertébrés supérieurs, la voie rétino-corticale est la voie neuronale de la perception visuelle consciente.

Les fibres visuelles, après avoir emprunté le nerf optique, décussé pour une partie dans le chiasma optique et véhiculé dans les tractus optiques, se terminent au niveau du corps genouillé latéral (CGL), avant d'atteindre le cortex strié par les radiations optiques.

Champs récepteurs des cellules des colonnes d'orientation sélective

Les champs récepteurs des cellules ganglionnaires, des cellules du corps genouillé latéral et de la couche IVc du cortex strié sont du type circulaire " on " ou " off " ( infos).

Par contre, les champs des cellules de l'aire striée sont plus vastes et certaines répondent de manière bien plus complexe.

Hubel et Wiesel ( infos), en 1959, découvrirent que les cellules des couches autres que IVc réagissaient, non pas à des spots circulaires, mais à des barres lumineuses, et de plus, suivant une certaine orientation.

C'est le cas de la plupart des neurones de la couche IV qui sont dits à orientation sélective.

Ces cellules détectrices d'orientation (répondant à une certaine orientation de la barre) sont de plusieurs sortes.

Cellules simples

Les cellules simples, dans la couche IV principalement, possèdent un champ central en forme de barre (" on ") flanqué par un champ récepteur périphérique (" off ") ou inversement.

Par exemple, certaines cellules sont sensibles à des orientations obliques.

Ces cellules, appelées également détecteurs de barres ou détecteur d'angles, sont sensibles à l'orientation, mais aussi à la position dans le champ. On en trouve pour toutes les directions, mais les réponses sont plus nombreuses pour les directions proches de l'horizontale et de la verticale.

Les cellules simples répondant à une orientation identique sont situées dans une même colonne verticale du cortex strié (50 mm de largeur). Ces colonnes sont plus étroites et perpendiculaires aux colonnes de dominance oculaire.

Si une électrode pénètre le cortex perpendiculairement, toutes les cellules répondent à une même orientation. Dans la pénétration oblique, la réponse à l'orientation change tout au long de la progression de l'électrode.

Les colonnes verticales adjacentes (d'orientation différentes de colonne en colonne de 10° environ) se regroupent en hypercolonnes ou modules corticaux de 2 mm² contenant également les colonnes de dominance oculaire ( infos) et les taches ( infos).

Comment se fait-il que les champs récepteurs des cellules ganglionnaires et du corps genouillé latéral soient circulaires et ceux de l'aire striée en forme de barre ?

Les neurones du cortex visuels primaires sont connectés à plusieurs neurones ganglionnaires via le CGL.

Simplifions en considérant que chaque cellule ganglionnaire rétinienne est " off " ou " on ".

• Si les cellules ganglionnaires rétiniennes " on " sont alignées sur le stimulus lumineux, la réponse sera forte et les spots lumineux formeront une barre au niveau cortical.
• Si les cellules ganglionnaires rétiniennes " on " ne sont pas alignées sur le stimulus lumineux, la réponse sera plus faible.

Cellules complexes

Certaines cellules dites " complexes ", situées hors de la couche IV, ne possèdent qu'un champ récepteur (" on ") plus grand et ne possède aucune zone inhibitrice (" off ").

Elles répondent de façon optimale à un stimulus orienté dans une certaine direction (45° sur la figure) et de manière identique quelle que soit la partie du champ récepteur stimulé (orientation quelle que soit la position dans le champ). Il y aurait environ 30 orientations différentes.

De plus, ces cellules répondent de manière optimale à un déplacement perpendiculaire à l'orientation du stimulus lumineux à une vitesse supérieure à 2 degrés par seconde.

Cellules hypercomplexes

Les cellules dites " hypercomplexes " ont les mêmes caractéristiques que les cellules complexes, excepté qu'elles possèdent un champ inhibiteur (" off ") à leur périphérie.

Elles répondent donc à une barre de largeur, de longueur et d’orientation optimale. Le stimulus doit rester dans la zone " on " pour une décharge maximale. Si la barre dépasse en zone " off ", la décharge du neurone est faible.

D'autres répondent à des coins ou des angles en mouvements.

Le développement de la détection de l'ensemble des directions est dépendant de la période postnatale précoce qui est une période sensible ( infos).

Développement de la spécificité directionnelle

Champs récepteurs des cellules des taches

Les cellules des taches reçoivent des informations des couches coniocellulaires du corps genouillé latéral et de la couche IVcb du cortex strié, arrivée des couches parvocellulaires du CGL.

Les cellules des taches sont monoculaires et sensibles à la couleur.

 

Contrairement aux cellules des intertaches, elles sont insensibles à l'orientation et à la direction et possèdent un champ récepteur circulaire qui répond à des oppositions :

• simple de couleurs ( infos),
• double opposition ( infos).

Voie rétino-corticale : aires extrastriées (V2 et voie dorsale)

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