Projet scientifique

Sommaire

Sommaire : p.1 Introduction : p.2 Le toucher : p.3-4 L’odorat : p.5-6 Le goût : p.7-8 La vue : p.9-11 L’ouïe : p.12-13 Chez les animaux : p.14 Le super sens de l’aigle royal : p.14-15 Une expérience p.16

Sources : - Wikipedia - Wikidia - Wikimini - “C’est pas sorcier” (France Télévision) - National Geographic - Livres de sciences de l’école Arkona   LES CINQ SENS

Les sens nous permettent de nous orienter dans le monde. Sans les organes des sens, nous ne pourrions vivre normalement et trouver notre chemin. Nous ne pourrions pas entrer en contact avec d'autres personnes. Les organes sensoriels perçoivent les stimuli (des événements extérieurs). Par exemple, le son de la musique, les parfums des aliments et la lumière des lampes sont des stimuli. Nous percevons les stimuli avec nos organes sensoriels. Nous ne pouvons pas reconnaître l'odeur de la nourriture avec les oreilles. Nous ne pouvons le faire qu'avec le nez. Chaque organe sensoriel ne perçoit que certains stimuli. Les organes sensoriels captent les stimuli de l'environnement qui sont transformés en signaux par des cellules sensorielles. Les signaux sont transmis au cerveau par les nerfs. Enfin, le cerveau analyse et évalue les informations. C'est ce qu'on appelle le traitement des stimuli. Parfois, les sens et le cerveau se trompent. Nous percevons alors quelque chose différemment de ce qu'il est en réalité.

  LE TOUCHER La peau est l’organe du toucher. Le toucher donne des informations par contact de la peau qui recouvre tout notre corps. Elle permet de distinguer le chaud du froid. Elle nous indique la sensation des choses, si elles sont dures ou molles, carrées ou rondes, lisses ou rugueuses. La peau protège le corps et éloignent les agents pathogènes (qui provoquent les maladies). Les glandes « sudoripares » de la peau nous font transpirer lorsque nous faisons du sport. Notre corps est ainsi refroidi. Nos cheveux font également partie de la peau. La peau est un organe d'élimination et un organe sensoriel. La peau est très sensible et a besoin d'être protégée des rayons du soleil. Elle peut même changer de couleur selon nos émotions. On devient par exemple rouge quand on est gêné ou honteux (« rouge de honte »).

La structure de la peau La peau n'a que quelques millimètres d'épaisseur. Elle est composée de trois couches : l’épiderme, le derme et l’hypoderme. L'épiderme est visible de l’extérieur et nous protège lorsque le soleil brille sur notre peau. Des pigments foncés se forment et la peau devient brune (on est « bronzé »). Sur les doigts, l'épiderme présente des dermatoglyphes (rainures dans la peau) qui forment « l'empreinte digitale ». Elle est toujours unique pour chaque personne (pour cela, on les utilise pour les papiers d’identité). Les glandes sudorales se trouvent sous l’épiderme, dans le derme. Elles sécrètent la sueur qui permet de refroidir le corps pendant le sport. Les poils sont également formés dans le derme. De nombreux cellules sensorielles se trouvent dans cette couche de peau. La graisse est stockée dans l'hypoderme, qui se trouve sous le derme. Elle protège le corps du froid et des chocs.

Les corpuscules tactiles La peau est notre plus grand organe sensoriel de notre corps (7% du poids total). Il existe différentes cellules sensorielles qui ont différentes fonctions : Nous percevons la pression sur la peau avec les « corpuscules tactiles ». Ils génèrent ensuite des signaux qui sont transmis au cerveau par les nerfs. Nous sentons très bien avec les lèvres et le bout des doigts. C'est là que l'on trouve le plus de corpuscules tactiles. Il n'y en a pas autant dans le dos. Nous n'y ressentons pas grand-chose non plus. Certains corpuscules nous permettent de percevoir la chaleur et le froid.

Les terminaisons nerveuses réagissent à la pression. Elles signalent également la douleur et la démangeaison après une piqûre de moustique. Les maladies de peau sont très nombreuses et peuvent influer sur la perception tactile. L'acné, le psoriasis et l'eczéma sont les maladies les plus fréquentes.

  L’ODORAT Le nez est l’organe principal de l’odorat. Il est situé au milieu du visage. Sa partie extérieure est composée d'os et de cartilage. Les narines respirent à tour de rôle : une seule narine à la fois sent et respire. La respiration alterne environ toutes les trois heures ce qui expliquerait en partie qu’on change de côté pendant le sommeil. L'air arrive ainsi par le « vestibule » dans la cavité nasale où l'air est humidifié et réchauffé. Les particules nocives (par exemple la poussière, les gaz d'échappement) sont filtrées par de petits poils et la muqueuse (Schleimhaut). De plus, notre sens de l'odorat capte les parfums par le nez. Dans la cavité nasale se trouvent des récepteurs d'odeurs (= cellules qui reçoivent et enregistrent les odeurs comme des antennes). L'homme peut percevoir environ 10 000 odeurs.

Le rôle de la muqueuse olfactive Lorsque l'odeur parvient à notre nez, il rencontre la muqueuse olfactive. Sur une surface de la taille d'une pièce de 2 euros, se trouvent environ trois millions de cellules olfactives. Celles-ci se renouvellent complètement tous les trois mois. Les cellules conduisent l'odeur dans le bulbe olfactif d'où elle est transmise au cerveau. L'odorat nous avertit des dangers. Nous sentons par exemple la fumée qui nous alerte sur un feu. L'éternuement est provoqué par une irritation des muqueuses ou de leur mise en contact avec un corps étranger. Celui-ci se produit de manière involontaire par une expiration brusque et bruyante par le nez et aussi parfois par la bouche. L'éternuement a pour but d'éliminer les corps étrangers et la poussière du nez.

Comment peut-on perdre l’odorat ? Les rhumes ou les infections grippales sont particulièrement fréquents en hiver. La muqueuse réagit à l'intrusion d'agents pathogènes et gonfle. Nous avons l’impression alors que le nez est bouché. Nous devons respirer par la bouche. Cette situation provoque une perte du goût. De nombreuses personnes souffrent d'allergies. L'une des allergies les plus fréquentes est le « rhume des foins ». Dans ce cas, le corps réagit à différents types de pollens. Ceux-ci entrent en contact avec les muqueuses nasales et sont reconnus comme des corps étrangers. Les symptômes typiques sont les suivants : éternuements, démangeaisons du nez et des yeux, le nez qui coule ou qui est bouché. Les troubles de l'odorat sont souvent la conséquence d’une maladie. Exemple : Parkinson, Alzheimer ou le diabète.

  LE GOÛT La langue La langue est un organe musclé située dans la cavité buccale (bouche) qui sert à la mastication (manger), à la phonation (parler) et à la déglutition (avaler des aliments). C'est l'organe du goût. Sa structure La longueur moyenne de la langue est de 10 centimètres. Elle est enveloppée d'une muqueuse et constamment humidifiée par la salive. La surface de la langue est rugueuse et parsemée papilles gustatives qui permettent de percevoir le goût et les cinq saveurs (salé, sucré, acide, amer et umami). Elles sont réparties sur le dos de la langue.

Comment vient le goût ? Un adulte possède environ 2000 à 9000 récepteurs gustatifs (appelé aussi « bourgeons gustatifs »). Les bourgeons gustatifs sont situés dans les papilles qui se trouvent sur le dos de la langue. Les fibres nerveuses qui les composent sont directement reliées au cerveau. Elles transmettent ainsi au cerveau les informations sur les aliments et les boissons avec ces récepteurs. Lorsque nous mangeons quelque chose et que nous le portons à la bouche, il entre en contact avec la surface de la langue. Les cellules sensorielles des bourgeons gustatifs perçoivent le goût et le transmettent immédiatement au cerveau. On sait très rapidement si le goût est bon ou pas. La bouche produit de la salive qui se mélange à la nourriture. Les aliments amers sont moins appréciés par la langue que les aliments sucrés. C’est un système d’alerte naturel : les plantes toxiques ont un goût amer et cela nous dit instinctivement qu’il ne faut pas les avaler.

La langue est en relation avec d’autres sens : le toucher, l’odorat et la vue La langue possède aussi le sens du toucher : cheveu dans la bouche, arête de poisson... Le goût est l'interaction de sensations. L'odeur, par exemple, est plus importante qu'on ne le pense pour la perception du goût. L'odorat, c’est environ 80% du goût. Nous percevons aussi les aliments avec les yeux (un hamburger est attirant). L'interaction entre le goût et l'odeur donne ce que l'on appelle l'arôme. De nombreux aliments contiennent des arômes artificiels. Par exemple, le yaourt à la fraise a une odeur et un goût de fraise même s'il n'y a pas de fraise dedans. Le cancer de la langue est une maladie assez rare mais elle peut mener à une diminution de la sensation gustative. Souvent, la perte du goût est un symptôme d’une maladie.

  LA VUE La vue est très importante pour l'être humain. Les yeux nous permettent de percevoir l'environnement pour nous orienter. Ils sont bien protégés dans les orbites du crâne. Dans les orbites, les yeux sont maintenus par plusieurs muscles qui nous permettent de les faire bouger. La structure de l'œil Nos yeux sont constitués de nombreuses parties qui interagissent entre elles. La sclérotique extérieure protège l'œil et lui donne sa forme. Tout à l'avant de l'œil se trouve la cornée. Elle est transparente. C'est pourquoi on peut voir derrière elle l'iris coloré et la pupille. La pupille se trouve au milieu de l'iris. C'est elle qui permet à la lumière de pénétrer dans l'œil. L'iris peut faire grossir ou rétrécir la pupille. Cela permet d'adapter l'œil à la lumière. L'iris donne également sa couleur à l'œil. Derrière la pupille se trouve le cristallin qui peut changer de forme, ce qui nous permet de voir de près et de loin.

La protection naturelle des yeux Les yeux sont protégés de plusieurs façons. Au-dessus des yeux se trouvent les sourcils qui empêchent la sueur de couler dans les yeux. Les paupières et les cils protègent de la poussière et de la saleté. À chaque battement de paupière, les yeux s’humidifient avec le liquide des glandes lacrymales qui sont situées sous la peau au-dessus de l'œil.

Le rôle des larmes est de protéger, de nettoyer et de lubrifier la partie de l’œil exposée à l'air pour le maintenir constamment humide et souple. La larme est un réflexe contre une irritation de l'œil.

La perception visuelle ou le chemin de la lumière dans l’œil L'œil a la forme d'un globe qui est remplie à l'intérieur par le corps vitré qui est une substance gélatineuse. C'est pourquoi le corps vitré est très sensible et il est protégé à l'extérieur par la sclérotique. La rétine entoure le corps vitré. Entre le derme et la rétine se trouve la choroïde qui est chargée de la nutrition de l'œil. La rétine reçoit la lumière avec des photorécepteurs qui transforment les signaux lumineux en informations. Ces informations sont transmises au cerveau par le nerf optique. Une impression visuelle se forme alors dans le cerveau. Notre principale source de lumière est le soleil. C'est une source de lumière naturelle. L'ampoule électrique est une source de lumière artificielle. Les ampoules sont des émetteurs de lumière, les yeux des récepteurs. La lumière qui arrive dans les yeux est transmise de l'œil au cerveau. Une impression visuelle se forme alors dans le cerveau. Des informations sont transmises entre l'émetteur et le récepteur.

Le rôle de la pupille - Comment notre œil se règle-t-il à la lumière ? La pupille s'adapte à la lumière. Ce processus s'appelle le « réflexe pupillaire ». Lorsque l'on éclaire un œil avec une lampe, la pupille se rétrécit. À la lumière, la pupille a une petite ouverture. Dans l'obscurité, elle se dilate. Certains animaux ont des pupilles plus performantes que les êtres humains ce qui leur permettent par exemple de voir très bien la nuit.

Les limites de la vue - Pourquoi a-t-on besoin de deux yeux ? Il est impossible de percevoir les distances avec un seul œil. C’est pourquoi on dit que nous avons une « vision binoculaire ». Une personne qui ne voit que d'un œil a des difficultés à jouer avec une balle car elle ne perçoit pas les distances.

L’illusion d'optique Ce que nous voyons n'est souvent pas du tout ce que nous voyons en réalité. Notre cerveau est parfois trompé. C'est ce qu'on appelle l’illusion d'optique. Notre cerveau analyse les objets que l'œil voit en fonction de son expérience. C'est pourquoi notre perception nous fait faire des erreurs d'appréciation. Les objets de même taille nous semblent de tailles différentes. Les lignes droites nous semblent être obliques. Les objets situés au fond d’une pièce nous paraissent plus petits qu'ils sont en réalité. Acuité visuelle - déficience visuelle. Comment font les aveugles ? Tout le monde ne possède pas de bons yeux. Certaines personnes doivent porter des lunettes ou des lentilles de contact parce que leur acuité visuelle n'est pas suffisante. La plupart du temps, c'est parce que ces personnes sont myopes ou hypermétropes. Lorsqu'on est myope, on voit moins bien les objets éloignés que ceux à proximité. En cas d'hypermétropie, c'est l'inverse. Quand on est aveugle, on doit pouvoir compter sur ses autres sens pour compenser le manque de vision. Les aveugles ne peuvent pas lire notre écriture. C'est pourquoi le Français Louis Braille a inventé le « braille ». C’est un système de lecture qui fait appel au toucher. Les points saillants peuvent être ressentis par les doigts. Dans les ascenseurs, il y a souvent des signes en braille sur les touches indiquant les étages.

  L’OUÏE L'oreille est un organe complexe et très important du corps humain. En recevant des informations sonores et en les transmettant au cerveau pour les analyser, elle nous permet de communiquer avec l'environnement qui nous entoure. L'oreille est important à l'équilibre du corps et essentiel pour une bonne santé. L'oreille est également un organe fragile dont il faut prendre soin. Les dégradations sur l’oreille peuvent causer des pertes auditives (Hörverlust) qui peuvent aller jusqu’à la surdité. L’oreille est composée de 3 parties : L’oreille externe : elle correspond à la partie visible de l’oreille (le pavillon), au conduit auditif (Gehörgang) et au tympan (Trommelfell). Elle permet de recevoir les sons. L’oreille moyenne : elle est composée de 3 osselets (marteau, étrier et enclume) qui transmettent les vibrations à l’oreille interne. L’oreille interne : elle transforme les sons en signaux nerveux qui sont ensuite analysés par le cerveau qui donne l’impression auditive. Comment ça fonctionne ? Les sons sont transmis par l'air mais ils peuvent également se transmettre dans l'eau ou les matières solides. Sans ces vecteurs, les sons ne parviendraient pas dans notre système auditif. Les oreilles sont des récepteurs naturels. Le son est capté par le pavillon pour être ensuite envoyé sous forme de vibrations dans le conduit auditif jusqu’au tympan. Ils passent par les deux autres parties de l’oreille ou ils sont amplifiés (plus fort) et transformés pour être compris par le cerveau. Les oreilles perçoivent aussi les sons très faibles. Nous pouvons également reconnaître d'où vient un son. Important pour notre équilibre L'oreille est aussi l'organe de l'équilibre. Le labyrinthe (oreille interne) contient les organes qui donnent le sens de l'équilibre, coordonnent les mouvements de la tête et des yeux. Le sens de l'équilibre peut être considéré comme un « sixième sens ». Les oreilles sont toujours actives. On ne peut pas les fermer comme les yeux. L'oreille est constamment exposée aux bruits de l'environnement. Certains bruits sont tellement forts qu’ils peuvent endommager nos oreilles. C'est pourquoi il ne faut pas écouter de la musique trop fort avec des écouteurs sinon on risque d'entendre de moins en moins avec le temps. Le seuil de la douleur pour nos oreilles se situe à 110 décibels. À partir de 60 décibels, on peut développer des maladies cardio-vasculaires (cœur).

Les maladies auditives L’acouphène. Ce n’est pas à proprement dit une « maladie » mais un grave dysfonctionnement de l’oreille qui peut être le signe d’une maladie. Son origine est indéterminée et l'intensité est variable en fonction de l'état de santé ou de fatigue de la personne. L’oreille siffle ou bourdonne. Il s’agit de bruits qui ne viennent pas de l’extérieur. On les entend dans l’oreille. La « maladie de Menière » (nom du médecin français qui a décrit cette maladie) détériore l’ensemble de l'oreille interne. Elle provoque une perte d’équilibre, vertiges, surdité et acouphènes.

Personnes sourdes ou malentendantes. Comment font-elles ? Les personnes sourdes ou malentendantes doivent se fier à leurs autres sens ou utiliser des appareils auditifs. Les personnes sourdes lisent sur les lèvres des gens. Les sourds communiquent entre eux par des signes. La langue des signes est une langue à part entière et doit d'abord être apprise. Il y a un signe pour chaque mot.

  Chez les animaux Chez les animaux, ce sens peut être très développé. Les chiens, par exemple, ont des oreilles incroyablement bonnes. Ils entendent surtout très bien les sons aigus. Nous, les humains, n'entendons souvent pas du tout ces sons aigus (le chien est le seul à entendre le sifflet ultrason). Les éléphants perçoivent les sons avec leurs pieds. Par exemple, lorsqu'ils avertissent un troupeau d'un danger, ils produisent des sons très graves. Ces sons sont transmis par le sol. Loin de là, d'autres éléphants peuvent les ressentir comme un léger mouvement du sol avec leurs pieds. Ainsi, les éléphants éloignés sont avertis d’un danger. Nos organes sensoriels ne peuvent capter qu'une partie des stimuli de l’environnement. Certains animaux peuvent percevoir des stimuli que nous ne pouvons pas ressentir. L’homme a inventé des appareils pour percevoir une lumière qu’il ne voit pas, des sons qu’il n’entend pas, ou même des arômes qui ne reconnaît pas. De nombreux animaux ont des sens particulièrement développés comme la vue de l'aigle royal et des chats ou l'odorat des chiens.

LE SUPER SENS DE L’AIGLE ROYAL

Les rapaces ont très bonne vue, en tout cas meilleure que les êtres humains. C’est pourquoi il existe un proverbe : « avoir des yeux d'aigle ». C’est incroyable ! Ils peuvent repérer de petites proies, comme une souris, quand ils sont à un kilomètre de haut – parfois même plus – quand ils volent dans le ciel. Un oiseau a une vue très perçante : l'aigle royal. Voici ses caractéristiques : - Ses yeux sont presque aussi grands que les yeux humains et occupent la majeure partie de la tête. - Ses yeux sont immobiles mais son cou est très flexible. - Il peut voir en même temps vers l'avant et sur le côté, car sa rétine possède deux fovéas : une centrale et une latérale dans chaque œil (rappelons que l'oeil humain n'en possède qu'une). L'un est orienté sur le côté, l'autre vers l'avant. C'est là que se trouvent un nombre particulièrement élevé de cellules visuelles ce qui lui permet un pouvoir de résolution environ huit fois supérieur à celui de la rétine humaine. - Ils perçoivent plus de couleurs que les humains. Les cellules de la perception des couleurs sont appelées « cônes » (photorécepteurs permettant de distinguer les couleurs). Chez les humains, ils sont divisés en trois types, qui détectent les couleurs rouges, bleues et vertes. L'aigle royal possède un quatrième type de cônes, capables de percevoir les ultraviolets. - Comme l'homme, l'aigle royal possède une paupière supérieure et une paupière inférieure, qui ont toutes deux pour fonction de protéger l'œil. Cependant, si l'oiseau utilise cette protection, il ne voit rien pendant quelques secondes, ce qui peut lui être fatal. Pour éviter cela, ils ont développé une troisième paupière transparente qui protège leur œil et qui leur permet de voir. De plus, elle nettoie et humidifie la cornée. - L'aigle, contrairement à d'autres rapaces comme la chouette, ne possède pas une bonne vision de nuit. En effet, la profondeur de son globe oculaire assombrit l'image qui se forme sur sa rétine et l'aigle ne distingue pas grand-chose. La vision de l'aigle a donc besoin d'une excellente lumière pour être efficace. C’est pourquoi il chasse le jour. - Son acuité visuelle est 4 à 5 fois supérieure à celle de l'homme parce que ses pupilles sont plus grandes et les photorécepteurs (bâtonnets et cônes) sont plus nombreux. - L'aigle royal peut analyser plus vite les informations visuelles. Comme il peut atteindre une vitesse de 320 kilomètres par heure, sa vision doit être capable de traiter une grande quantité d'informations. Cela est possible grâce au nombre énorme de bâtonnets dans ses yeux.

Il y a aussi des animaux qui ont des sens très particuliers que les humains ne possèdent pas. En voici quelques exemples : - Électro-perception des requins. Ce « sixième sens » leur permet de trouver des proies à plusieurs kilomètres en décelant les faibles champs électriques qu’ils émettent dans l’eau. - L’écholocalisation des dauphins. Le « sonar » leur permet de localiser et d'identifier des objets sous l’eau. - Le sens magnétique des tortues de mer (tortue caouanne). Cet animal dispose d’un système d'orientation en se servant du champ magnétique terrestre. - L’infrarouge des serpents. Avec leurs fossettes thermosensibles, ils peuvent repérer leurs proies dans la nuit grâce au rayonnement de la chaleur.

  Expérience

Expérience 1 : Comment pouvons apprécier les distances ?

Étape 1 : La personne 1 masque un œil avec sa main. Étape 2 : La personne 2 tient devant son visage un crayon verticalement. Étape 3 : La personne 1 essaie de toucher la pointe du crayon avec l’extrémité de son doigt. Étape 4 : Répéter l'expérience pendant que la personne 1 a les deux yeux ouverts. Conclusion : On arrive à toucher la pointe du crayon seulement avec les deux yeux. Il n'est pas possible d’apprécier la distance d’un objet avec un seul œil.

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