I. La Vision
1) Le fonctionnement optique de l’œil
Schéma comparatif appareil photo/œil.
La plupart du temps le fonctionnement de l’œil est comparé avec le fonctionnement d’un appareil photo. L'œil est un instrument d’optique qui peut être modélisé, il est composé de nombreux éléments :
- le cristallin, qui joue le rôle de lentille convergente ;
- la rétine, qui joue le rôle de l'écran sur lequel se forment les images ;
- la pupille, qui elle joue le rôle de diaphragme.
Schéma lentille convergente.
On dit que ces éléments sont alignés sur un axe appelé « axe optique » principal. Une lentille est un instrument d’optique constitué d’un matériau transparent. Une lentille convergente comporte un centre optique O, un foyer objet F, et un foyer image F’.
Les rayons lumineux vont traverser les milieux transparents de l’œil, c'est-à-dire qu’ils passent tout d’abord à travers la cornée : qui forme la surface externe puis les rayons se dirigeront vers le cristallin : cet élément remplit l'avant de l’intérieur de l’œil. Notre œil fait le point instantanément contrairement à l’appareil photo, à tout moment de la journée il fait donc une mise au point grâce à la cornée et au cristallin. La pupille, ou plus précisément l’iris, s’occupe d’ajuster et d’adapter l’intensité de la luminosité (le diaphragme fera de même pour l’appareil photo). L’iris va se dilater en fonction de la luminosité : s’il y a beaucoup de lumière la pupille sera peu dilatée (myosis), et au contraire s’il y a peu de lumière la pupille s’ouvre plus ou moins complètement (mydriase). Pour ce qui est du cristallin, lui va se dilater ou se contracter pour avoir une image nette sur la rétine ; c’est ce que l’on appelle l’accommodation.
Elément important, observons que l’image reçue au départ, est renversée au niveau de la rétine mais apparaitra pourtant "à l'endroit "pour le sujet.
Schéma du trajet de l’image sur la rétine.
Comment la voyons-nous droite ?
Il est souvent dit que c’est notre cerveau qui redresse l’image, mais ceci est faux. Le cerveau ne fait pas vraiment d’effort, il cherche simplement à donner de la cohérence aux différentes informations qu’il reçoit.
2) Structure de l’œil
Schéma coupe transversale d’un œil.
L’œil est composé d’un globe oculaire qui mesure environ 2,5 cm de diamètre et pèse environ 8 grammes, ainsi que d’organes annexes.
Le globe oculaire est formé de trois membranes :
- la sclérotique, elle constitue le blanc de l’œil, devant celle-ci se trouve la cornée.
- la choroïde qui est vascularisée et qui se prolonge par l’iris qui donne la couleur de l’œil, au centre de celle-ci on trouve la pupille.
- la rétine composée de deux feuillets, le feuillet interne nerveux dont les fibres se rassemblent pour former à l’arrière le nerf optique ;
et un feuillet externe chargé de pigments noirs.
La lumière traverse quatre milieux transparents dans le globe avant d’arriver sur la rétine ; ce sont la cornée, l’humeur aqueuse (liquide qui maintient la pression et la forme du globe oculaire), le cristallin qui est une lentille biconvexe situé contre l’iris et le corps vitré.
Les organes annexes sont constitués de deux paupières recouvertes par une conjonctive (membrane fine et transparente) et d’une glande lacrymale, qui elle produit les larmes et qui permet de maintenir un milieu humide. L’eau et les nutriments peuvent entrer et les déchets sortir par différents canaux présents dans la membrane des cellules du cristallin ce qui permet leur survie.
Schéma des muscles de l’œil.
Afin de pouvoir appréhender tout notre environnement, nos yeux bougent. Nos yeux sont donc mobiles, et ceci grâce aux six muscles: petit et grand oblique, droit interne et droit externe, droit inférieur et droit supérieur pour les visions horizontale et verticale dans les différents angles.
3) Structure de la rétine
Schéma coupe transversale de la rétine.
La rétine est composée de trois couches cellulaires (appelées couches granuleuses en raison de la superposition des noyaux), séparées par deux couches de fibres : les couches réticulées.
La première couche est la couche granuleuse externe où l’on trouve des photorécepteurs ayant un rôle fondamental dans la vision puisqu’ils permettent la conversion de l’énergie lumineuse en message nerveux électrique. On y trouve des opsines, pigments rétiniens, qui sont une famille de protéines capables de réagir à l’énergie lumineuse. L’extrémité des photorécepteurs est libre, on y trouve les structures ciliaires, c’est-à-dire un cône ou un bâtonnet.
Les bâtonnets permettent de voir les gris dans des endroits de faible luminosité (les chats ne possèdent que ce type de photorécepteurs, ce qui explique leur vision en noir et blanc) et les cônes, eux, sont plus larges et plus petits et sont sensibles à la couleur avec une forte luminosité. Les cônes ne répondent qu’à une petite partie du champ visuel et donc permettent une vision très détaillée alors que la vision est plus floue avec les bâtonnets. Les cônes et les bâtonnets s’insèrent entre les cellules pigmentaires.
La seconde couche est la couche granuleuse interne formée par des noyaux de grosses cellules multipolaires, similaires à des neurones. Les axones de ces cellules se regroupent en un point appelé le point aveugle pour former le nerf optique qui relie la rétine à l’encéphale.
La dernière couche est la couche granuleuse moyenne, qui contient tous les autres noyaux. Ce sont surtout des neurones d’association reliant les récepteurs aux cellules ganglionnaires, cellules nerveuses indispensables à la vision, ou reliant les récepteurs entre eux (cellules horizontales) ou les cellules bipolaires entre elles.
La lumière traverse donc plusieurs couches de cellules : les cellules ganglionnaires et les cellules bipolaires. Ce sont les cellules ganglionnaires qui sont responsables de l’envoi du message nerveux vers le cerveau. Cependant, ces cellules se séparent et laissent la lumière arriver directement sur les photorécepteurs à un endroit précis : la fovéa.
4) La fovéa
Schéma de la fovéa.
La fovéa se situe au centre de la macula. La macula est la zone observable au fond de l’œil et où la vision est la plus précise dans la rétine, où l’acuité visuelle, c’est-à-dire la capacité à voir de loin, est la plus importante. La fovéa mesure 1.5 mm de diamètre et forme un creux.
Celle-ci, contrairement à la rétine, ne possède qu’un type de photorécepteurs : les cônes. Elle en contient environ 50 000, ce qui lui permet d’avoir la meilleure précision de vision (formes, couleurs…). Les bâtonnets se trouvent alors sur la rétine périphérique, dont le champ de vision est donc d’un degré, alors qu’il est de cinq degré dans la fovéa.
Par conséquent, la fovéa nous permet une vision centrale et une précision des détails et des couleurs.
5) Le trajet du message nerveux
Les rayons lumineux, après avoir traversé les milieux transparents de l’œil, s’arrêtent sur la rétine, au niveau du feuillet externe. Les rayons lumineux agissent donc sur les photorécepteurs qui transmettent des messages nerveux au cerveau qui va créer des sensations visuelles.
Ce qui se trouve devant nos yeux est appelé le champ visuel. Le champ visuel se projette sur la rétine de façon croisée.
Schéma de la projection des voies visuelles.
Au niveau de la projection du champ visuel sur la rétine il y a une séparation en deux au niveau de la droite et la gauche. Il y a deux zones différentes : la rétine nasale et la rétine temporale. Les informations d’un même œil se partagent au moment où il y a transmission vers le cerveau.
Le message nerveux est transmis au cerveau par le nerf optique. Les nerfs optiques transmettent les messages reçus sous formes de stimuli, c’est-à-dire des influx nerveux. Ceux-ci traitent l’information visuelle lors de leur rencontre au niveau du chiasma optique. Le traitement se fait de manière croisée, il se nomme décussation.
Pour la rétine nasale, l’information traverse la ligne médiane et qui se croise ensuite au niveau du chiasma optique pour faire relai au niveau du corps genouillé latéral, celui-ci assure le transfert de l’information reçue jusqu’au cortex visuel. Toutes les fibres du nerf optique sont en connexion synaptique avec d’autres neurones.
Pour la rétine temporale, l’information passe par le chiasma sans se croiser, l’information reste du même coté.
L’hémisphère du champ visuel gauche est perçu et traité par le cortex visuel droit et inversement.
Après le relais, le message nerveux va jusqu’au lobe occipital. Le cortex visuel primaire reçoit des premières informations envoyées par les photorécepteurs et collabore avec d’autres aires visuelles : aire de la mémoire, de la réflexion. Celles-ci vont permettre de construire la perception visuelle. Les aires cérébrales visuelles représentent près d’un tiers de notre cerveau. La zone qui intervient lors de la reconnaissance des objets et des visages se développe pendant l’apprentissage de la lecture et repose sur la plasticité cérébrale, c’est-à-dire la faculté du système nerveux de se développer et de se réorganiser sous l’action de divers stimuli périphériques.
6) Le traitement de l’information par le cerveau
Après avoir analysé le trajet du message reçu, nous allons nous intéresser au traitement de l’information.
Tout d’abord, voyons ce qu’il se passe au niveau du cortex visuel. Celui-ci est composé d’aires corticales, ce sont ses différentes surfaces qui le constitue ; elles sont délimitées les unes des autres. Nous pouvons en dénombrer une trentaine, et collaborent pour former une seule et unique image nette.
Schéma des différentes aires du cortex visuel.
A partir des stimuli envoyés par les nerfs optiques, c’est ici, dans le cortex visuel, que l’objet est formé, passant d’abord par le cortex visuel primaire (V1).
L’aire V1 (cortex strié), se trouve dans la partie postérieure du cerveau (dans le lobe occipital). Cette zone est d’une grande importance puisqu’elle permet de récupérer les informations reçues, de les traiter puis de les envoyer aux autres aires.
L’aire V2 va recevoir les informations visuelles de V1 et va les analyser de manière plus précise. Elle est également très essentielle car, pour notre perception visuelle, elle définit les contours et conditionne la couleur, l’orientation et la texture.
L’aire V3 quant à elle, examine les formes en mouvement et les distances.
L’aire V4 étudie les couleurs et les formes immobiles.
L’aire V5, enfin, s’occupe des mouvements.
L’image, une fois être passée à travers ces différentes aires, se dirige vers deux grands espaces : tout d’abord, la voie dorsale (se finie dans le lobe pariétal), qui joue un rôle important dans la perception de l’espace. Puis se dirige vers la voie ventrale (qui elle se finie dans le lobe temporal) qui elle assure la reconnaissance des individus et des différents objets.
Schéma des différentes parties du cerveau.
La partie visuelle de notre cerveau communique avec d’autres aires qui ont une grande influence sur notre perception visuelle : les aires du langage, des émotions, des souvenirs etc… « Nous voyons ce que nous avons appris à voir et comme nous avons appris à le voir. »
7) Conclusion
La vision est un fonctionnement complexe que l’armoire a tenté de vous expliquer. Le message nerveux reçu par le cerveau donne une image inversée monochrome, floue avec une zone aveugle. Le cerveau redresse l’image et simule les couleurs non perçues et les assemblent pour obtenir une image colorée.
Schéma du chemin du message nerveux.
Cependant, certains phénomènes viennent altérer notre perception. Une question se pose alors : ce que nous voyons est donc une hallucination, ou bien le monde extérieur ?
