Étude de la signalisation Sonic Hedgehog dans le guidage des axones de la rétine lors de l’établissement de la vision binoculaire

Chez les animaux à vision binoculaire, la vision tridimensionnelle permet la perception de la profondeur grâce à l'intégration de l'information visuelle en provenance des deux yeux. La première étape de cette intégration est rendue possible anatomiquement par la ségrégation des axones controlatéraux et ipsilatéraux des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) au niveau du chiasma optique. Les axones controlatéraux croisent la ligne médiane au chiasma en route du nerf optique vers le cerveau. À l’inverse, les axones ipsilatéraux s'écartent du chiasma et continuent dans le tractus optique ipsilatéral, en évitant la ligne médiane vers leurs cibles cérébrales. Les mécanismes moléculaires à la base de ce phénomène ne sont pas complètement compris. Les études présentées dans cette thèse montrent que Boc, le récepteur de Sonic Hedgehog (Shh) dans le guidage axonal, est enrichi dans les CGRs ipsilatérales de la rétine en développement. La présence de Shh sur la ligne médiane, et le mode d'expression complémentaire du récepteur nous ont conduit à émettre l'hypothèse que Shh pourrait repousser les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma en activant le récepteur Boc. Conformément à cette hypothèse, nous avons constaté que seulement les CGR exprimant Boc se rétractent in vitro en réponse à Shh et que cette réponse est perdue dans les CGR mutantes pour Boc. In vivo, nous démontrons que Boc est requis pour la ségrégation normale des axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique et, inversement, que l'expression ectopique de Boc dans les CGR contralatérales empêche leurs axones de traverser le chiasma optique. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que Shh repousse les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique par son récepteur Boc. Cette première partie de notre travail identifie un nouveau couple ligand-récepteur requis pour la ségrégation des axones au niveau du chiasma optique. Une interaction moléculaire impliquée dans cette ségrégation implique l’éphrine-B2 et ses récepteurs EphB (EphB1). Dans la deuxième partie de notre travail, nous montrons, in vivo, en utilisant des souris doubles et quadruples mutantes pour les récepteurs Boc, EphB1 ou les trois récepteurs EphB, que l’abrogation des deux voies de signalisation Shh et éphrine-B2 conduit à l'absence de projections ipsilatérales. Ceci indique que les deux signalisations agissent de façon indépendante dans des voies parallèles. De manière intéressante, ces souris mutantes ont été utilisées comme modèle génétique pour démontrer des défauts dans la perception de la profondeur de champs chez des animaux dépourvus de projections visuelles ipsilatérales. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que la formation des projections rétiniennes ipsilatérales est essentielle à l’établissement de la vision binoculaire et dépend des voies induites par les récepteurs d’éphrine-B2 et Shh.

Physiologie et pathologie fonctionnelle de la vision binoculaire, suivies d'un aperçu sur l'appropriation de tous les instruments d'optique a la vision avec les deux yeux, l'ophthalmoscopie et la stéréoscopie,

Mode of access: Internet.

Étude électrophysiologique de la suppression interoculaire : implication pour l'amblyopie

L’amblyopie est un trouble développemental de la vision binoculaire. Elle est typiquement caractérisée par des atteintes de l’acuité visuelle et de la stéréoscopie. Toutefois, de plus en plus d’études indiquent la présence d’atteintes plus étendues telles que les difficultés d’attention visuelle ou de lecture. L’amblyopie est généralement expliquée par une suppression interoculaire au niveau cortical, considérée comme chronique ou permanente à l’extérieur de la période développementale. Or, un nombre croissant d’études suggèrent que des interactions binoculaires normales seraient présentes chez les amblyopes adultes. Dans une première étude, nous avons tenté d’identifier un marqueur électrophysiologique de la vision binoculaire. Nous avons enregistré des potentiels évoqués visuels chez des observateurs normaux à qui l’on a induit une dysfonction binoculaire. Les interactions binoculaires étaient caractérisées à l’aide de patrons (facilitation, moyennage et suppression) en comparant les réponses monoculaires et binoculaires. De plus, ces interactions étaient quantifiées à partir d’index d’intégration continus en soustrayant la somme des réponses monoculaires de la réponse binoculaire. Les résultats indiquaient que les patrons d’interaction n’étaient pas optimaux pour estimer les performances stéréoscopiques. Ces dernières étaient, en revanche, mieux expliquées par notre index d’intégration binoculaire. Ainsi, cette étude suggère que l’électrophysiologie est un bon prédicteur de la vision binoculaire. Dans une deuxième étude, nous avons examiné les corrélats neuronaux et comportementaux de la suppression interoculaire chez des amblyopes adultes et des observateurs normaux. Des potentiels évoqués visuels stationnaires ont été enregistrés en utilisant un paradigme de suppression par flash. La suppression était modulée par un changement de contraste du stimulus flash (10, 20, 30, ou 100%), ou le suppresseur, qui était présenté soit dans l’œil dominant ou non-dominant (ou amblyope). Sur le plan comportemental, la suppression interoculaire était observée indépendamment de l’œil stimulé par le flash chez les contrôles. Au contraire, chez les amblyopes, la suppression était asymétrique (c’est-à-dire supérieure lorsqu’elle provenait de l’œil dominant), ce qui suggérait une suppression chronique. De manière intéressante, l’œil amblyope a supprimé l’œil dominant à haut niveau de contraste. Sur le plan électrophysiologique, l’effet de suppression interoculaire observé à la région occipitale était équivalent dans chaque groupe. Toutefois, les réponses électrophysiologiques à la région frontale chez les amblyopes n’étaient pas modulées comme celles des contrôles; la suppression de l’œil amblyope était manifeste même à bas contraste. Nous résultats supportent ainsi l’existence d’interaction binoculaire fonctionnelle chez les amblyopes adultes ainsi que l’implication d’un réseau cortical étendu dans la suppression interoculaire. En somme, l’amblyopie est une condition complexe dont les atteintes corticales et les déficits fonctionnels semblent globaux. L’amblyopie ne doit plus être considérée comme limitée à une dysfonction de l’aire visuelle primaire. La suppression interoculaire semble un point central de cette problématique, mais encore beaucoup d’études seront nécessaires afin de déterminer l’ensemble des mécanismes impliqués dans celle-ci.

Études des mécanismes de la perception stéréoscopique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mesure de cohérence stéréoscopique : effet du vieillissement et du microstrabisme

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Études des mécanismes de la perception stéréoscopique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mesure de cohérence stéréoscopique : effet du vieillissement et du microstrabisme

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Optical And Nonoptical Aids For Reading And Writing In Individuals With Acquired Low Vision.

To evaluate the use of optical and nonoptical aids during reading and writing activities in individuals with acquired low vision. This study was performed using descriptive and cross-sectional surveys. The data collection instrument was created with structured questions that were developed from an exploratory study and a previous test based on interviews, and it evaluated the following variables: personal characteristics, use of optical and nonoptical aids, and activities that required the use of optical and nonoptical aids. The study population included 30 subjects with acquired low vision and visual acuities of 20/200-20/400. Most subjects reported the use of some optical aids (60.0%). Of these 60.0%, the majority (83.3%) cited spectacles as the most widely used optical aid. The majority (63.3%) of subjects also reported the use of nonoptical aids, the most frequent ones being letter magnification (68.4%), followed by bringing the objects closer to the eyes (57.8%). Subjects often used more than one nonoptical aid. The majority of participants reported the use of optical and nonoptical aids during reading activities, highlighting the use of spectacles, magnifying glasses, and letter magnification; however, even after the use of these aids, we found that the subjects often needed to read the text more than once to understand it. During writing activities, all subjects reported the use of optical aids, while most stated that they did not use nonoptical aids for such activities.

Perception of difficulties with vision-related activities of daily living among patients undergoing unilateral posterior capsulotomy

OBJECTIVES: To assess the influence of Nd:YAG (neodymium: yttrium-aluminum- garnet) laser unilateral posterior capsulotomy on visual acuity and patients' perception of difficulties with vision-related activities of daily life. METHODS: We conducted an interventional survey that included 48 patients between 40 and 80 years of age with uni- or bilateral pseudophakia, posterior capsule opacification, and visual acuity <0.30 (logMAR) in one eye who were seen at a Brazilian university hospital. All patients underwent posterior capsulotomy using an Nd:YAG laser. Before and after the intervention, patients were asked to complete a questionnaire that was developed in an exploratory study. RESULTS: Before posterior capsulotomy, the median visual acuity (logMAR) of the included patients was 0.52 (range 0.30-1.60). After posterior capsulotomy, the median visual acuity of the included patients improved to 0.10 (range 0.0-0.52). According to the subjects' perceptions, their ability to perform most of their daily life activities improved after the intervention (p<0.05). CONCLUSIONS: After patients underwent posterior capsulotomy with an Nd:YAG laser, a significant improvement in the visual acuity of the treated eye was observed. Additionally, subjects felt that they experienced less difficulty performing most of their vision-dependent activities of daily living.

Use of peripheral vision in the interception of moving targets

Use of peripheral vision to organize and reorganize an interceptive action was investigated in young adults. Temporal errors and kinematic variables were evaluated in the interception of a virtual moving target, in situations in which its initial velocity was kept unchanged or was unexpectedly decreased. Observation of target approach was made through continuous visual pursuit (focal vision) or keeping visual focus at the origin of the trajectory or at the contact spot (peripheral vision). Results showed that visual focus at the contact spot led to temporal errors similar to focal vision, although showing a distinct kinematic profile, while focus at the origin led to an impoverished performance

Monocular vision and increased distance reducing the effects of visual manipulation on body sway

The goal of this study was to examine the coupling between visual information and body sway with binocular and monocular vision at two distances from the front wall of a moving room. Ten participants stood as still as possible inside of a moving room facing the front wall in conditions that combined room movement with monocular/binocular vision and distance from the front wall (75 and 150cm). Visual information effect on body sway decreased with monocular vision and with increased distance from the front wall. In addition, the combination of monocular vision with the farther distance resulted in the smallest body sway response to the driving stimulus provided by the moving room. These results suggest that binocularvision near the front wall provides visual information of a better quality than the monocular vision far from the front wall. We discuss the results with respect to two modes of visual detection of body sway: ocular and extraocular. (C) 2009 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Colour vision in billfish

Members of the billfish family are highly visual predatory teleosts inhabiting the open ocean. Little is known about their visual abilities in detail, but past studies have indicated that these fishes were:ere likely to be monochromats. This study however, presents evidence of two anatomically distinct cone types in billfish. The cells are arranged in a regular mosaic pattern of single and twin cones as in many fishes, and this arrangement suggests that the different cone types also show different spectral sensitivity, which is the basis for colour vision. First measurements using microspectrophotometry (MSP) revealed a peak absorption of the rod pigment at 484 nm, indicating that MSP, despite technical difficulties, will be a decisive tool in proving colour vision in these offshore fishes. When hunting, billfish such as the sailfish flash bright blue bars on their sides. This colour reflects largely in ultraviolet (UV) light at 350 nm as revealed by spectrophotometric measurements. Billfish lenses block light of wavelengths below 400 nm, presumably rendering the animal blind to the UV component of its own body colour. Interestingly at least two prey species of billfish have lenses transmitting light in the UV waveband and are therefore likely to perceive a large fraction of the UV peak found in the blue bar of the sailfish. The possible biological significance of this finding is discussed.

Neuroarchitecture of the color and polarization vision system of the stomatopod haptosquilla

The apposition compound eyes of stomatopod crustaceans contain a morphologically distinct eye region specialized for color and polarization vision, called the mid-band. In two stomatopod superfamilies, the mid-band is constructed from six rows of enlarged ommatidia containing multiple photoreceptor classes for spectral and polarization vision. The aim of this study was to begin to analyze the underlying neuroarchitecture, the design of which might reveal clues how the visual system interprets and communicates to deeper levels of the brain the multiple channels of information supplied by the retina. Reduced silver methods were used to investigate the axon pathways from different retinal regions to the lamina ganglionaris and from there to the medulla externa, the medulla interna, and the medulla terminalis. A swollen band of neuropil-here termed the accessory lobe-projects across the equator of. the lamina ganglionaris, the medulla externa, and the medulla interna and represents, structurally, the retina's mid-band. Serial semithin and ultrathin resin sections were used to reconstruct the projection of photoreceptor axons from the retina to the lamina ganglionaris. The eight axons originating from one ommatidium project to the same lamina cartridge. Seven short visual fibers end at two distinct levels in each lamina cartridge, thus geometrically separating the two channels of polarization and spectral information. The eighth visual fiber runs axially through the cartridge and terminates in the medulla externa. We conclude that spatial, color, and polarization information is divided into three parallel data streams from the retina to the central nervous system. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.