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Bien avant de marcher, le poisson ouvrit grand les yeux

Le cerveau de Gar. En vert, la protrusion sur l'œil gauche. Projection de l'œil droit avec du magenta. Ces projections se retrouvent dans les deux hémisphères.

Ouvrez les yeux, et bien. Ou plutôt, ouvrez grand les yeux. Essayez d’imaginer. Vous avez été expédié il y a 320 à 370 millions d’années. Vous êtes l’un de nos ancêtres poissons. Et vous venez de sortir de l’eau. Devant vous se trouve le sol, une grande forêt de tonneaux et un vaste ciel. Comment survivre dans ce nouvel et merveilleux environnement où la moindre erreur peut être fatale? Maintenant, vous devez vous fier aux vues d’aigle – les oiseaux ne sont pas encore apparus dans ces époques d’avant les inondations – mais vous devez vous fier aux vues 3D haute performance.

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Les experts se sont demandé: Quand cette capacité visuelle d’évaluer la profondeur et la distance est-elle apparue? Les oiseaux, les reptiles, les amphibiens et les mammifères appartiennent tous à la lignée des tétrapodes terrestres, et ces vertébrés ont quatre membres (serpents perdus), tous issus de l’ascendance des poissons. Pour tous, la vision binoculaire (ou stéréoscopique) repose sur le même phénomène. Le cerveau, l’as de cette arithmétique, compare ce que voient les deux yeux. A partir du léger écart entre leurs deux perceptions, il déduit le relief et produit une image 3D de l’environnement perçu.

Vision 3D très ancienne

Cependant, cette comparaison nécessite un câblage étrange. En fait, chaque œil dépasse des deux côtés du cerveau. Selon une doctrine valide, ce terrain serait apparu lorsque les premiers vertébrés aquatiques ont quitté l’élément aquatique: il aurait favorisé la survie de ceux qui avaient une meilleure vision.Mais cette idée est mise à mal par une étude française publiée dans la revue le 9 avril. La science.. “Cette forme de vision 3D n’a pas été inventée lorsque nous sommes sortis de l’eau. Elle existait déjà chez les ancêtres des poissons qui vivaient il y a 450 millions d’années – nous pensons. 100 millions d’années plus tôt qu’avant”, Alain Chédotal, directeur de recherche à l’Institut de lavision (Inserm, CNRS, Sorbonne Université) à Paris, résume ces travaux en coordination avec Filippo del Bene.

Maintenant quelques concepts d’anatomie. Les deux yeux sont reliés au cerveau par deux nerfs optiques. Ce que nous voyons est capté par les neurones de la rétine («photorécepteurs») qui tapissent l’arrière de l’œil. Des informations visuelles sont ensuite envoyées le long de ces nerfs à la zone du cerveau qui les analyse. Chez de nombreuses espèces animales, y compris les mammifères, les deux nerfs optiques se croisent avant d’entrer dans le cerveau, créant une structure appelée chiasme optique. La curiosité anatomique que Léonard de Vinci avait déjà attirée.

«Plus l’œil est devant, meilleure est la vision binoculaire», a déclaré Alain Chédotal de l’Institut de lavision.

Il y a près d’un siècle, une autre chose étrange a été découverte. Accroché là, ce fantasme anatomique est un peu raide. Au niveau du chiasme optique, l’extension nerveuse provenant du côté nasal de chaque rétine change de côté. Ce qui vient de l’œil gauche passe à droite, puis à la zone visuelle droite – et vice versa. En revanche, les extensions nerveuses provenant du côté temporal de la rétine restent du même côté: le nerf gauche pour l’œil gauche et le nerf droit pour l’œil droit. C’est ainsi que chaque œil se projette vers les deux côtés du cerveau. Au final, toutes ces informations sont intégrées dans le cortex visuel.

Cependant, selon les espèces, ce modèle montre des changements significatifs. Chez les primates, la moitié des neurones de chaque œil se projettent dans l’hémisphère opposé. L’autre moitié reste du même côté. Cependant, chez la souris, seuls 3% des neurones d’un œil particulier restent du même côté. résultant en, «La vision binoculaire des primates est plus développée que celle des rongeurs. Dit Alain Chédotal. Plus l’œil est à l’avant, meilleure est la vision binoculaire. C’est le cas des carnivores qui doivent être chassés. Les herbivores, par contre, ont de nombreux yeux latéraux et une mauvaise vision binoculaire. “”

“Tout est parti de zéro”

Qu’en est-il des poissons qui vivent encore dans l’eau? Nous nous en tenons à cette croyance: “Tout semblait se croiser.” En d’autres termes, on croyait que l’œil droit était projeté uniquement vers le cerveau gauche et vice versa. Cependant, les dernières recherches sur ce sujet remontent à plus de 30 ans.

“Je suis parti de zéro”, Dit Alan Shedotal. Les chercheurs ont utilisé la dernière technologie d’imagerie 3D pour cartographier les voies visuelles de 12 espèces de poissons. Parmi eux, des représentants de lignées anciennes ou modernes, des carnivores ou des herbivores, des espèces salées ou fraîches, claires ou boueuses. Il y avait un “fossile vivant”, le poisson-poumon australien, le poisson cousin le plus proche du tétrapode original, et trois poissons “anciens”, mais d’une autre lignée (armure bichir, gar tacheté, esturgeon sibérien). Il contenait également six poissons modernes appelés «poissons osseux» de la même lignée: poisson zèbre, poisson grenouille, ananup, piranha noir, tétraodon vert et tétraodon mexicain.

Tous les poissons anciens, comme les quadrupèdes, ont des yeux qui dépassent des deux côtés du cerveau

Les chercheurs ont combiné trois technologies. Tout d’abord, ils ont injecté des marqueurs fluorescents dans chaque œil du poisson: vert pour l’œil gauche et rouge pour l’œil droit. Ces marqueurs permettent de tracer le circuit visuel en se diffusant dans le nerf optique. Ensuite, ils ont rendu le tissu cérébral transparent. En substance, il suffit d’extraire les lipides. Seule la protéine reste et est présente dans la membrane biologique. Ils délimitent les frontières entre les cellules et leurs squelettes, révélant la structure des tissus. Enfin, le circuit visuel a été visualisé à l’aide d’un microscope à “nappe lumineuse”. Sur cet appareil, un laser scanne un échantillon transparent pour chaque prise de vue et une caméra aérienne prend chaque photo. Le logiciel reconstruit ensuite une image 3D de l’ensemble du cerveau. “Ces techniques décrivent la projection visuelle de l’œil à la zone visuelle.” Réjouissez-vous en Alan Shedotal.

Expériences décrites dans la vidéo (et en anglais)

Par conséquent, il n’y a pas d’association entre la composition de la voie visuelle et l’habitat du poisson ou son alimentation. Mais dans leur ancienneté, oui. Tous les poissons anciens, comme les quadrupèdes, ont des yeux qui dépassent des deux côtés du cerveau. En revanche, les poissons téléostéens ont des yeux qui ne projettent que de l’autre côté du cerveau. Déduction: “Bien avant que le poisson ne sorte de l’eau, le poisson avait des projections visuelles bilatérales. Les téléostéens ont par la suite perdu ce tissu.” Résumez Alain Chédotal. mais pourquoi ? “Cela peut être le résultat de l’inactivation accidentelle d’un de leurs gènes.”

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Selon les auteurs, cette étude pourrait fournir un nouveau traitement pour reconnecter les yeux de patients souffrant de lésions du nerf optique au cerveau, par exemple dans le cas du glaucome.

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