La vision et le sens thermique chez les serpents

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Une lentille virtuelle améliore la vision thermique des serpents

Même dans l'obscurité, les serpents (du moins certaines espèces de vipéridés et de boas) sont capables de détecter leurs proies grâce à de petits organes creux situés entre l'oeil et la narine de chaque côté de la tête. Ces organes sont sensibles au rayonnement infrarouge émis par les rongeurs.

L'analyse optique de ces organes suggère que les serpents ne devraient pas pouvoir les utiliser pour traquer correctement leur proie parce que leur ouverture est évasée et qu'ils ne sont pas très profonds. Cependant, des études ont prouvé que les serpents peuvent localiser des sources de chaleur avec une résolution étonnamment précise de cinq degrés.

Des physiciens de l'Université de Technologie de Munich pensent que ce paradoxe pourrait être expliqué par la présence d'un réseau de neurones spécifique dans le cerveau des serpents, un genre de firmware correcteur. Celui-ci apporterait une amélioration des images captées et ferait office de lentilles correctrices virtuelles.

Comme le cerveau des serpents est petit, les physiciens ont opté pour un modèle de réseau très simple. Ils ont découvert qu'il n'était pas nécessaire que le réseau de neurones soit complexe pour améliorer spectaculairement leur vision infrarouge.

Le lapin (à gauche) devrait être perçu comme une tache (en haut à droite)
par les organes thermosensibles du serpent. La lentille virtuelle dans son cerveau améliore de façon drastique l'image infrarouge (en bas à droite),
faisant de lui un redoutable prédateur de l'ombre



Source: American Physical Society
Illustrations: Science et Andreas B. Sichert, Paul Friedel, and J. Leo van Hemmen, Physical Review Letters

[Mimi29 0]

merci pour ce super post, mais en voyant tes photos, ils voient en noir et blanc? car dans un documentaire, ils disaient qu'une proie chaude ils la voyaient en rouge... ce qui était tiède ils le voyaient en orange... et ce qui était froid ils le voyait bleu... qu'en est il exactement?
merci pour vos réponses...

[Mimi29 0]

dans mon atlas sur les reptiles ils en parlent aussi, une proie bien chaude est rouge pour eux... et ils voient selon les chaleurs, et ce qui est froid est bien bleu... c'est un reportage que j'ai vu à la télé et dans mon dvd sur les reptiles ils en parlent aussi...voici la photo de mon atlas,

[Mimi29 0]

j'ai visionné mon dvd sur les reptiles, et voici ce que j'ai photographié la télé en pause! c'est la façon dont un serpent voit sa proie!

pour les études des scientifiques, et bien ils ne donneront pas leurs trucs

j'ai édité ce message car j'ai fait une faute
scientifiques! et non scientiques

[1er lampro 0]

L'infra rouge chez les serpent:

A l’origine, cet organe qui permet au serpent de voir grâce aux rayons infrarouges émis par les animaux à sang chaud, permettait de détecter les prédateurs afin de pouvoir s’enfuir ou se cacher. En effet, s’ils voient une ombre gigantesque et très chaude partout (signe de la taille), ils sauront que c’est un prédateur. C’est ce qui a été suggéré par le professeur Greene en 1991-1992. Mais avec les évolutions de l’espèce, maintenant cette vision a un rôle renversé : il leur permet de détecter leurs proies même durant la nuit, ce qui leur donne un avantage car leurs proies n’ont pas cette capacité donc peuvent les surprendre. Les deux cavités étant situées de chaque coté de son «visage», ils fonctionnent donc en «stéréo». En plus, le fait que les orifices soient orientés vers l’avant permet aux crotalinés de voir seulement les objets mobiles. Ainsi, pour pouvoir voir une proie précisément, ils doivent sans cesse bouger la tête. Ceci, on peut le voir si on les observe : ils balancent leur tête de droite à gauche.

Le serpent en train de chasser

La précision des capteurs à infrarouge qui a un maximum de détection de 30°C, permet donc aux crotalinés de repérer des proies à température tiède, c’est à dire des animaux comme les souris, par exemple, qu’ils peuvent chasser. La partie la plus chaude qu’ils peuvent détecter sur le corps est le tronc de l’animal : l’endroit le plus favorable pour «frapper». La précision de cette vue leur permet de faire une attaque avec la même acuité qu’en plein jour les yeux ouverts, elle peut être faite à une distance de 70cm. A cette distance maximale ils ne font une erreur que de 5° ce qui est très peu.

Cette vision infrarouge donne aussi des informations sur les directions que doit prendre le serpent, même pendant le «vol» lui-même en faisant un changement de direction extraordinaire d'une extrême rapidité. Ainsi ils peuvent se repérer dans l’espace plus facilement la nuit. Cette facilitée d’adaptation a été démontrée par le professeur Barrett en 1970.

Cette double vision permet aux serpents de pouvoir voir par une combinaison de ces deux différentes vues : la vision normale étant améliorée par la vision de l’image thermique. Cela a été avancé par les professeurs Hartline, et Shroeder en 1981. Ceci est justifié car les deux visions sont analysées par les mêmes parties du cerveau et passent par les mêmes nerfs. Les crotalinés peuvent aussi à tout moment utiliser la vue qui leur convient. Dans la nature, la nuit ou dans l’ombre, ils utilisent leur vision infrarouge et le reste du temps leur vision normale. Mais ils peuvent, s’ils le veulent, voir avec n’importe laquelle des deux quand ils le désirent. Lors d’expériences, les chercheurs ont trouvé que les serpents se débrouillaient très bien même avec un de leur sens temporairement infirme. Si leurs yeux etaient bloqués, ils pouvaient se repérer grâce à leurs récepteurs à infrarouge et vice versa.

Nous pouvons donc dire que ce sixième sens est très développé chez cette espèce que sont les crotalinés. Pour qu’une espèce puisse voir par infrarouge elle doit remplir deux conditions. La première est que le capteur thermique ait une température inférieure à la température mesurée, en effet les serpents ont le sang froid et donc ils n’ont pas leur chaleur qui crée des interférences, des parasites, ce qui empêcherait les rayonnements infrarouges de l’objet d’être évalués. La deuxième condition est que la température soit vite évaluée avant que son rayonnement infrarouge ne soit évacué. Or ici, ces capteurs sont situés dans une cavité isolée et donc le rayonnement infrarouge ne rencontre pas d’obstacle et reste suffisamment longtemps à l’intérieur de la cavité pour être mesurée.

Mais les images que voit le crotale par cette vision ne donnent qu’une forme. En effet, ils voient une sorte d’ombre de l’objet agrémentée de couleurs pour qu’il puissent différencier les zones plus ou moins chaudes de la proie. Ainsi, pour pouvoir identifier exactement l’animal avant d’attaquer, il capte les phéromones produites par l’animal grâce à sa langue fourchue et reconnaît donc l’objet.

Cet organe qui possède un fonctionnement proche de celui de la vue permet donc aux serpents, l’espèce la plus sensible aux IR, de devenir un prédateur hors du commun la nuit...
source:http://tpe.jarrett-net.com/sous_parties/applianimaux.html

[askook 0]

La vision et le sens thermique chez les serpents

L'oeil
Les serpents ont une bonne vision, mais ont tendance à ne pas  percevoir les objets sans mouvements. L'oeil des serpents est très différents des autres reptiles surtout de celui des lézards.

Le globe est le cristallin sont sphéroïdaux et la cornée est très grande:
- 125° d'ouverture chez la couleuvre à collier (Natrix natrix)
- 135° d'ouverture chez le python molure (Python molurus)
L'anneau osseux précornéen, la lame cartilagineuse de la sclérotique et le cône papillaire sont absents. La rétine est simple, peu épaisse,
invasculaire, sans vestige de fente. La cornée est efficacement protégée des chocs par une "lunette" transparente.
L'iris, large et mince possède une pupille ronde à mouvements courts ou verticale à mouvements étendus.

Schémas de l'oeil chez les lézards et les serpents

La vision
La vision joue un rôle important dans l'univers perceptifs des serpents, sauf chez les espèces fouisseuses, comme les Typhlopidae et Leptotphlopidae, dont les yeux sont atrophiés.

Les serpents bénéficient d'une vision binoculaire qui permet d'apprécier les distances et de percevoir le relief.
Chez les serpents, le recouvrement des champs perçus par l'oeil droit et par l'oeil gauche est d'environ 30°. Il atteint 45° chez des espèces arboricoles comme les Ahaetulla dont la pupille horizontale a une forme de trou de serrure, et dont le museau est marqué de deux dépressions qui réduisent la région nasale. Cette vision binoculaire sur un angle de 45° constitue un réel avantage adaptif pour des serpents qui se déplacent dans un espace tridimensionnel.

spécimen du genre Ahaetulla

L'oeil des serpents est généralement capable d'accommoder, c'est-à-dire de réaliser une mise au point des images qui forment sur la rétine.
Le mécanisme, original parmi les reptiles et proches des calmars (Céphalopodes), des requins et des amphibiens, met en jeu les muscles ciliaires à la périphérie de l'iris: leur contraction augmente la pression dans le vitré et pousse le cristallin vers l'avant.
Chez certaines couleuvres du genre Natrix, la face antérieure du cristallin peut aussi se déformer comme chez les mammifères.
Chez les espèces marines, la vision dans l'air s'accompagne d'une diminution considérable du diamètre pupillaire, qui se réduit à la taille d'une tête d'épingle.

Les serpents semblent jouir d'une bonne vision des couleurs, du moins en ce qui concerne les espèces diurnes. De nombreuses couleuvres diurnes, à pupille ronde et cristallin jaune, ont une rétine qui ne comporte que des cônes, cellules assurant la vision colorée et fonctionnant en lumière intense. Chez le genre Natrix, on a montré l'existence de cônes sensibles au rouge, au vert et au bleu.

Chez les espèces crépusculaires, le cristallin est plus pâle et la rétine contient des cônes et des bâtonnets, ces derniers permettant la vision en lumière faible.
Chez les espèces nocturnes, enfin, la pupille est une fente verticale, le cristallin est incolore, et la rétine contient surtout des bâtonnets.

On gardera bien de généraliser ce schéma, qui comporte de nombreuses exceptions. Ainsi, chez les vipères d'Europe, plus diurnes que crépusculaires, la pupille est verticale et la rétine comporte à la fois des bâtonnets et des cônes de plusieurs types.
Chez les pythons crépusculaires ou nocturnes, la pupille est circulaire mais la rétine contient, en plus des bâtonnets, une quantité notable de cônes.

Les cellules visuelles de la rétine des serpents présentent plus de diversité et de complexité que chez les autres groupes de vertébrés. Cette complexité, évidente quant à la structure des cellules visuelles (cônes et bâtonnets), s'étend probablement à leur physiologie, encore mal élucidée.

Structure de la rétine

La diversité et la complexité des cellules visuelles de la rétine, chez les serpents, sont expliquées par deux interprétations, d'ailleurs complémentaires.

La première fait référence à l'origine généralement admise des serpents, qui proviendraient de lézards fouisseurs dont la rétine était modifiée par adaptation de ce mode de vie.
La seconde met en cause une rediférenciation cellulaire par abandon du mode de vie fouisseur et passage aux diverses adaptations actuelles des serpents, y compris à un retour éventuel à la vie en profondeur dans la terre.
Le type le plus archaïque, caractéristique des Typhloidea et des Leptotyphlopidea, ne comporte que des bâtonnets (type simplex scolécophidien).
La rétine des boas et des pythons rappelle dans son organisation celle de la plupart des vertébrés: elle comporte des cônes (vision colorée en forte luminosité) et des bâtonnets (vision crépusculaire). C'est le type duplex.
Mais les serpents présentent à partir de ce modèle de base de nombreuses variations, fait unique dans le monde animal.
La rétine des colubroïdea comporte quatre catégories de cellules visuelles: des bâtonnets, des cônes semblables à ceux des Booiïdea, et des nouvelles catégories de cônes: épais simples et épais doubles.
Cette rétine est dite de type duplex vipérin, car on la trouve dans les genres Vipera, Bitis et Causus, ainsi que chez certains Elapidés terrestres et chez la coronelle lisse (Coronella austriaca). par simplification de ce type duplex vipérin, on aboutit aux autres types de rétines rencontrés chez les serpents:
- on note la disparition des cônes analogues à ceux des Booïdea chez les serpents à sonnette (Crotalus), les fers de lance (Bothrops) et les mocassins d'eau (Agkistrodon), qui ne possèdent donc plus que trois types de cellules visuelles (un bâtonnet et deux cônes).
- chez de nombreux Colubridae (genre Natrix, Thamnophis et Coluber), ce sont les bâtonnets qui disparaissent. Restent donc les trois types de cônes
- En plus de la disparition des bâtonnets, on note celle des cônes identiques à ceux des Booïdea chez le couleuvre de Montpellier (Malpolon monspessulanus), espèce diurne à bonne acuité visuelle.
Signalons enfin que chez les espèces du genre Phyllorhynchus les cônes présentent l'aspect de bâtonnets sans toutefois comporter le pigment caratéristique de ces cellules, le pourpre rétinien.

Les bâtonnets se reconnaissent à leur segment distal porteur de rhodopsine (figuré ici en rouge). Le choix de couleurs différentes permet de distinguer les 3 catégories de cônes. Les flèches expriment les filiations proposées entre les différents types.

Malgré son importance, la fonction visuelle intervient rarement seule dans l'univers perceptif des serpents. Elle précède ou accompagne souvent une fonction sensorielle; chez les crotales et les pyhtons, elle interfère de façon très étroite avec la thermosensibilité.

Le sens thermique
Capables d'enregistrer la moindre variation de température de l'ordre de 1° C, les serpents sont sensibles au rayonnement infrarouge. Les serpents peuvent ainsi repérer des animaux à sang chaud dans le noir le plus absolu, même si la proie est parfaitement dissimulée, chose interdite à d'autres prédateurs. mais ces récepteurs thermiques ne servent pas seulement à localiser une proie. Ils en restituent également une image, qui permet au serpent de porter sa morsure efficacement et d'en saisir sans l'avoir aperçue au préalable.

Les crotalinae et les pythoninae détectent le rayonnement infrarouge émis par une source chaude.
Cette particularité trouve surtout une extraordinaire application dans le repérage et la capture de proies à sang chaud:oiseaux et mammifères. Le dispositif de perception diffère selon les groupes.
Les crotalinae possèdent des fossettes loréales: ce sont des cavités profondes situées de chaque côté de la tête, entre la narine et l'oeil, et fermées par une mince membrane, où se ramifient plus de 7 000 terminaisons sensorielles.
Chez les pythons, les écailles labiales portent de nombreuses dépressions (jusqu'à 13 paires) appelées fossettes labiales. Les terminaisons sensorielles se situent dans l'épithélium qui tapisse le fond de ces fossettes.
Chez certains boa (Boa constrictor), le dispositif récepteur se réduit à quelques écailles céphaliques sensibles aux infrarouges.

De très faible stimulus (une différence de 0,003 degré au contact de la terminaison nerveuse) suffisent à donner naissance à un message qui gagne l'encéphale. Toutefois, le mécanisme responsable de cette thermosensibilité reste encore mal connu.

Les deux aspects de la perception, visuel et thermique d'un crotale

Les serpents font preuve d'une précision remarquables dans la localisation des sources infrarouges, le récepteur fonctionnant comme un appareil photographique sans lentille. Le trajet des voies nerveuses issues de ces organes diffère radicalement des modèles sensoriels classiques. Elles font relai dans des structures du tronc cérébral, qui n'existent que chez les crotalinae et les pythoninae, qui gagnent les zones de l'encéphale où sont décodées les informations visuelles: le toit optique.
Il existe donc des possibilités de superposition de la fonction visuelle et de  la sensibilité thermique: certains neurones -multimodaux - de la région optique traitent simultanément ces deux catégories d'informations.

Bibliographie

Les serpents de R.Bauchot ( Oeuvre collective). Edt Bordas. 1994
Guide des reptiles de France de J.Fretey. Edt Hatier. 1987
Les maladies des reptiles de J.Brogard. Edt du Point Vétérinaire. 1992
Les reptiles de Angus Bellairs. Edt Rencontre. 1971