Vision

œil humain .

Section du cerveau humain montrant le cortex visuel primaire dont les dommages provoquent la cécité corticale .

La vision est la capacité d'interpréter l'environnement grâce aux rayons lumineux qui atteignent l' œil . La vision ou le sens de la vue est l'une des principales capacités sensorielles de l'homme et de nombreux autres animaux. La Journée mondiale de la vue est célébrée le deuxième jeudi d' octobre .

Caractéristiques générales

Le sens de la vue ou vision est possible grâce à un organe récepteur, l' œil , qui reçoit les impressions lumineuses et les transforme en signaux électriques qu'il transmet au cerveau par les voies optiques. L'œil est un organe apparié situé dans la cavité orbitaire . Il est protégé par les paupières et par la sécrétion de la glande lacrymale , il a la capacité de se déplacer dans toutes les directions grâce aux muscles extrinsèques du globe oculaire . La propriété essentielle qui rend la vision possible est la photosensibilité qui se produit dans des cellules réceptrices spécialisées qui contiennent des produits chimiques capables d'absorber la lumière pour produire un changement photochimique.

Lorsque la lumière pénètre dans l'œil, elle traverse la cornée , la pupille et le cristallin pour atteindre la rétine, où l'énergie électromagnétique de la lumière est convertie en impulsions nerveuses qui sont envoyées par le nerf optique cortex visuel . Le processus compliqué de la perception visuelle se déroule dans le cerveau grâce auquel nous sommes capables de percevoir la forme des objets, d'identifier les distances, de détecter les couleurs et les mouvements. La rétine est l'une des régions les plus importantes de l'œil et contient des cellules spécialisées appelées bâtonnets et cônes qui sont sensibles à la lumière. ]

La lésion de l'une quelconque des structures du système visuel peut entraîner la cécité même si les autres ne présentent aucune altération. Dans la cécité corticale , par exemple, provoquée par une lésion de la région occipitale du cerveau, il y a perte complète de la vision bien que l'œil et le nerf optique ne présentent aucune anomalie. ]

Historique

Les théories sur le fonctionnement de la vision ont commencé avec les philosophes présocratiques , selon lesquels l'œil était composé d'eau et de feu. Selon le modèle actif de vision traditionnellement attribué à Pythagore et Euclide , l'œil émet un faisceau de rayons qui parcourt l'espace et touche les objets provoquant la sensation de vision. L'explication inverse est le modèle passif de vision défendu entre autres par Démocrite et Lucrèce ; Selon cette théorie, les objets envoient des images d'eux-mêmes dans l'espace qui les entoure. L'air serait donc chargé d'images immatérielles qui se déplaceraient dans tous les sens, et l'œil est un instrument passif ayant pour fonction de les capter. ]

L' étude scientifique de la perception visuelle a commencé avec Alhacén , né en 965 après JC. C. à Bassorah, mais ses idées, qui rejetaient la théorie des émissions , tardèrent à être acceptées en Occident. Isaac Newton était son principal disciple et continuateur au 18ème siècle, et au 19ème siècle c'était Hermann von Helmholtz , un médecin allemand qui a rédigé le Handbuch der Physiologischen Optik/Traité d'optique physiologique . Au 21ème siècle, les modèles qui expliquent le phénomène de la vision sont multidisciplinaires, puisqu'ils prennent en compte à la fois les aspects physiologiques mais aussi neurologiques et psychologiques . L'œil est maintenant considéré comme agissant comme un récepteur, tandis que le processus perceptif se déroule principalement dans le cerveau.

Anatomie de l'oeil

Couches du mur oculaire

Principales structures de l'oeil humain .

L' œil est l'organe responsable de la réception des stimuli visuels. Il a une structure hautement spécialisée résultant de millions d'années d'évolution. L'œil humain a trois enveloppes qui, de l'extérieur vers l'intérieur, sont :

• Tunique externe fibreuse. Il est composé de deux régions : la sclérotique et la cornée.
  • Sclère : Elle est blanche et opaque, avec des fibres de collagène de type I entrecoupées de fibres élastiques ; avasculaire, qui assure la protection et la stabilité des structures internes. Il couvre la majeure partie du globe oculaire, à l'exception d'une petite région antérieure.
  • Cornée : C'est un prolongement antérieur transparent, avasculaire mais très innervé de la sclérotique, qui est bombé vers l'avant de l'œil. Il est légèrement plus épais que la sclérotique.

• Tunique vasculaire moyenne ( uvée ). Il est composé de trois régions : la choroïde, le corps ciliaire et l'iris.
  • Choroïde : C'est la partie postérieure pigmentée de la tunique vasculaire moyenne, qui est lâchement attachée à la sclérotique et séparée du cristallin par la membrane de Bruch.
  • Corps ciliaire : C'est un prolongement cunéiforme qui se projette vers le cristallin et se situe à la lumière de l'œil entre l'iris (antérieur) et le vitré (postérieur).
  • Iris : C'est le prolongement pigmenté antérieur de la choroïde, dont la fonction est de réguler l'entrée de la lumière dans l'œil par contraction ou distension de la pupille .

• Rétine ou tunique neurale. C'est la partie sensible à la lumière de l'œil, dans laquelle se trouvent des cellules spécialisées appelées bâtonnets et cônes . Il est composé de dix couches, qui, de l'extérieur vers l'intérieur, sont appelées l'épithélium pigmenté, la couche de cône de bâtonnet (récepteur), la membrane limitante externe, la couche nucléaire externe, la couche plexiforme externe, la couche nucléaire interne , la couche plexiforme interne, la couche cellulaire, les cellules ganglionnaires, la couche de fibres nerveuses et la membrane limitante interne.

physiologiques

Hébergement

La lumière d'un objet distant et d'un objet proche frappe le même point sur la rétine grâce au changement de courbure du cristallin.

Des rayons lumineux parallèles atteignent l'œil optiquement normal (emmétrope) et sont focalisés sur la rétine. Selon les espèces animales, la focalisation peut être résolue en augmentant la distance entre le cristallin et la rétine ou en augmentant la courbure ou le pouvoir de réfraction du cristallin, comme cela se produit chez les mammifères . ]

Le mécanisme par lequel la courbure du cristallin augmente est appelé accommodation . Lorsque le regard est dirigé vers un objet proche, le muscle ciliaire se contracte et le ligament suspenseur du cristallin se détend , permettant au cristallin de prendre une forme plus convexe, ce qui augmente son pouvoir de convergence.

rétine

Organisation simplifiée de la rétine (modification d'un dessin de Santiago Ramón y Cajal ). La lumière entre par la gauche et doit traverser toutes les couches cellulaires pour atteindre les bâtonnets et les cônes à droite du schéma.

La rétine a dix couches. La lumière doit traverser presque toutes ces couches pour atteindre les cônes et les bâtonnets, qui sont des cellules spécialisées pour recevoir les stimuli visuels et transformer ces signaux en influx nerveux qui atteignent le nerf optique par le cerveau pour être traités et construire des images, des formes, couleurs et mouvements.

La rétine possède un réseau complexe de neurones . Des bâtonnets et des cônes près de la choroïde établissent des synapses avec des cellules bipolaires et celles-ci avec des cellules ganglionnaires, dont les axones convergent et quittent l'œil pour former le nerf optique. Le nerf optique sort du globe oculaire à l'arrière de l'œil avec les vaisseaux rétiniens en un point appelé disque optique , où il n'y a pas de récepteurs visuels, constituant ainsi une tache aveugle .

Au contraire, il existe également un point avec une plus grande acuité visuelle situé près du pôle postérieur de l'œil, appelé macula lutea , d'aspect jaunâtre, et dans lequel se trouve la fovéa centrale , qui est une petite partie de la rétine dépourvue de bâtonnets mais avec une plus grande densité de cônes. En fixant l'attention visuelle sur un objet particulier, la lumière de l'objet est amenée à tomber sur la fovéa, qui est le site de la rétine avec une sensibilité maximale.

Cellules réceptrices

Cônes et tiges.

Les cellules réceptrices sont les bâtonnets et les cônes. Les cônes sont associés à la vision des couleurs et à la vision diurne, et les bâtonnets à la vision nocturne. Dans l'œil humain, il y a plus de 120 millions de bâtonnets et environ 6 millions de cônes.

Chaque tige est divisée en un segment externe et un segment interne, qui à leur tour ont une région nucléaire et une région synaptique.

Dans le segment externe se trouvent des disques qui contiennent des composés photosensibles dans leurs membranes, qui réagissent à la lumière et provoquent une série de réactions qui initient des potentiels d'action.

Composés photosensibles

Les composés photosensibles chez la plupart des animaux et chez l'homme sont constitués d'une protéine appelée opsine et rétinène-1, qui est un aldéhyde de la vitamine A1 .

La rhodopsine est le pigment photosensible des bâtonnets, dont l'opsine est appelée scotopsine.

La rhodopsine capture la lumière avec une sensibilité maximale à une longueur d'onde de 505 nm. Cette lumière incidente amène la rhodopsine à modifier sa conformation structurelle et déclenche une cascade de réactions qui amplifient le signal et créent un potentiel d'action qui se propage dans les fibres nerveuses et est interprété par le cerveau comme de la lumière.

Chez l'homme, il existe trois types de cônes, qui réagissent le plus fortement à la lumière avec des longueurs d'onde de 440, 535 et 565 nm. Les trois types de cônes possèdent du rétinal-1 et une opsine qui a une structure caractéristique pour chaque type de cône. Puis par un processus similaire à celui des bâtonnets : les influx nerveux issus de la stimulation de ces récepteurs atteignent le cortex visuel, où ils sont interprétés comme une large gamme de couleurs, de nuances, de formes et de mouvements.

Voie neurale de la vision

Vue de dessous du cerveau montrant les champs visuels et les principales voies neurologiques de la vision.

Après avoir traversé la cornée, la lumière traverse un trou au centre de l' iris appelé la pupille . Il traverse ensuite le cristallin, qui est la lentille ajustable de l'œil humain, pour se focaliser sur la rétine, qui est recouverte de récepteurs visuels.

Route à l'intérieur de la rétine

Les messages de la rétine vont des récepteurs, situés à l'arrière de l'œil, aux cellules bipolaires, plus proches du centre. Les cellules bipolaires envoient leur message aux cellules ganglionnaires . Les axones de ceux-ci se rejoignent et entrent dans le cerveau. D'autres cellules, appelées cellules amacrines, reçoivent les informations des cellules bipolaires et les envoient à d'autres cellules bipolaires, cellules amacrines et cellules ganglionnaires. Diverses classes de cellules amacrines affinent les messages aux cellules ganglionnaires, leur permettant de répondre spécifiquement aux formes, aux mouvements et à d'autres caractéristiques visuelles. ]

Connexions entre les yeux et le cerveau

Les flèches pointent vers le flux visuel dorsal et ventral du cerveau. Les deux partent du cortex visuel primaire situé dans le lobe occipital. ]

Les axones des cellules ganglionnaires de la rétine se rejoignent pour former le nerf optique . Les nerfs optiques naissent près du pôle postérieur de l'œil et courent en arrière et en dedans. Les deux convergent vers la base du cerveau, où ils se rejoignent en une structure en forme de X, le chiasma optique , d'où partent les faisceaux optiques qui vont aux noyaux genouillés latéraux situés dans la face postérieure du thalamus. Les neurones du noyau géniculé latéral envoient leurs axones via des rayonnements dits optiques au cortex visuel primaire . Environ 25% de la surface du cortex visuel est dédiée à l'analyse des informations de la fovéa, qui représente une petite partie du champ visuel. Les circuits neuronaux du cortex visuel combinent des informations provenant de différentes sources et intègrent ainsi des informations plus larges que celles correspondant au champ récepteur d'une seule cellule ganglionnaire. Du cortex visuel primaire situé dans le lobe occipital du cerveau partent le courant visuel ventral, qui transfère l'information au cortex du lobe temporal , et le courant visuel dorsal, qui la dirige vers le lobe pariétal . ]

Vision des couleurs

La couleur n'est pas une propriété de la lumière ou des objets réfléchissants, mais plutôt une sensation cérébrale. Les humains perçoivent les couleurs à la suite de l'interaction de la lumière dans l'œil, à travers la structure oculaire des cônes, qui détectent l'énergie des photons et transmettent la sensation au cerveau. La perception des couleurs est subjective et dépend des attributs que le cerveau attribue à certaines longueurs d' onde . Ainsi, une longueur d'onde de 560 nm est définie comme la couleur rouge, mais en réalité le rouge et toute autre couleur n'existent pas ; seul le rayonnement électromagnétique d'une certaine longueur d'onde est réel. ]

Les vertébrés primitifs possédaient quatre types de cônes, alors que les humains et les primates possédaient trois types de cônes (vision trichromatique). La plupart des mammifères n'ont que deux types de cônes; Les oiseaux, les reptiles, les tortues et de nombreux poissons ont quatre types de cônes et donc une meilleure vision des couleurs que la nôtre. L'explication de ce phénomène est que les premiers mammifères qui ont évolué à partir des reptiles étaient principalement des créatures nocturnes, donc l'évolution a conduit le système visuel à diminuer la capacité à distinguer les couleurs au profit d'une amélioration de l'acuité visuelle dans des conditions de faible luminosité. ]

Illusions d'optique

Les deux lignes jaunes sont de longueur égale, mais le cerveau interprète celle du dessus comme étant plus longue.

Les illusions d' optique sont une distorsion de la perception visuelle, de telle sorte que la réalité apparaît différente de ce qu'elle est réellement. Par conséquent, les images perçues diffèrent de la réalité objective. Toutes les illusions nous trompent en transformant la réalité. Les illusions d'optique physiologiques ne sont dues à aucune maladie visuelle ou autre, car elles sont causées par la complexité de l'œil, du cerveau et des voies nerveuses pour la transmission et le traitement des images. ]

Hallucinations visuelles

Les hallucinations visuelles consistent à apprécier des images qui n'existent pas réellement. Il peut s'agir d'hallucinations simples, telles que la vision de points de lumière clignotants, ou complexes, dans lesquelles des images plus élaborées telles que des visages ou des personnes en mouvement sont vues qui ne sont pas réellement présentes. Ils peuvent survenir pour différentes raisons ; À de nombreuses reprises, ils sont dus à un type de blessure qui affecte les voies cérébrales qui transmettent les informations de l'œil au cerveau. Une forme particulière est la palinopsie , dans laquelle la vision d'une image persiste après que l'objet est retiré du champ visuel. Les personnes atteintes de ce symptôme voient à plusieurs reprises des images ou des scènes dont elles ont été témoins des heures ou des jours auparavant. ]

Vision chez les animaux

Euglénidé dans lequel la tache oculaire rougeâtre située près de la base du flagelle est visible .

Oeil composé d'une libellule.

Chez les êtres vivants, la captation de la lumière est un élément universel qui les aide à percevoir l'environnement qui les entoure et à détecter les contrastes qui s'opèrent entre le jour et la nuit. Pour cette raison, ils ont développé une série de protéines , appelées photopigments , qui ont pour fonction spécifique de détecter la lumière. Les plantes sont sensibles à la lumière; cependant, ils n'ont pas de vision, car les plantes sont incapables de détecter les structures et les couleurs. ]

Chez la plupart des animaux, la vision est le sens le plus important. Il existe différentes variétés d'organes visuels, des plus simples qui ne sont constitués que de quelques cellules photosensibles, aux organes les plus complexes, comme l'œil que présentent les céphalopodes et les vertébrés. Une autre conception alternative est les yeux composés des insectes. Tous sont conditionnés par les qualités physiques de la lumière qui sont inaltérables.

• organismes unicellulaires. Certains organismes flagellés unicellulaires , comme les euglénidés , possèdent à la base de l'appareil flagellaire un organite appelé tache oculaire qui est photosensible. Il a pour fonction de détecter la direction et l'intensité de la lumière, ce qui permet à la cellule de réagir en s'en rapprochant ou en s'en éloignant. Il peut être considéré comme l'un des systèmes de vision biologique les plus simples. ]

• Planaire. Chez certains invertébrés , comme les vers du genre Planariidae , l'organe de détection de la lumière est très primitif et s'appelle l'ocelle. Il est constitué d'une couche de cellules contenant un pigment photosensible. Comme l'animal en a deux, un de chaque côté, il est capable de déduire la direction de la lumière et de synchroniser son mouvement pour aller vers les zones où il y a de l'ombre. ]

• Insectes . La plupart des insectes ont développé des organes photorécepteurs qui leur permettent de capter la lumière et les images. Une exception sont certaines espèces qui se sont adaptées aux grottes et autres habitats souterrains et ont perdu la capacité de voir. Fondamentalement, les insectes ont développé deux systèmes visuels : les ocelles ou yeux simples et les yeux composés , qui sont formés par un ensemble d'yeux simples ou omnatidies. Celles-ci peuvent devenir très complexes : les yeux composés des libellules , par exemple, contiennent 30 000 omnatidies chacun. Les yeux des insectes sont souvent capables de détecter la polarisation de la lumière du jour ; ce phénomène facilite leur orientation, notamment chez les Hyménoptères . ]
• Vertébrés .
  • Reptiles . La rétine des reptiles montre un rapport très variable entre les bâtonnets et les cônes selon les espèces. Les serpents nocturnes n'ont que des cannes, car ils chassent généralement dans des conditions de faible luminosité et la perception des couleurs n'est pas importante. Cependant, les serpents diurnes ont des cônes sur leur rétine, ce qui leur permet de détecter les couleurs. Dans la famille des tortues , il y a une prédominance de cônes, tandis que chez les crocodiles , les tiges sont plus abondantes. ]
    

    Chaque rétine de l' aigle mora a deux fovéas. ]
  • mammifères . L'œil de mammifère suit les caractéristiques générales décrites ci-dessus pour l'œil humain. Cependant, chaque groupe de mammifères a des adaptations spécifiques. La position des yeux a été adaptée en fonction des habitudes de l'animal et de son mode d'alimentation. Pour cette raison, les espèces carnivores telles que les félins ont les yeux situés en position frontale pour obtenir une meilleure vision binoculaire qui les aide à calculer les distances pour attraper leurs proies ; cependant, les herbivores et autres espèces servant de proies ont latéralisé la position de leurs yeux pour élargir le champ visuel et détecter plus facilement les prédateurs. ]
  • oiseaux . La vision des oiseaux a plusieurs adaptations spéciales à celle des mammifères. La taille de l'œil est proportionnellement plus grande et l' accommodation se fait par un double mécanisme qui permet de modifier la courbure de la cornée et du cristallin. La rétine des oiseaux est très riche en cellules photoréceptrices, ce qui suggère que la vision est excellente, et chez certaines espèces il y a deux fovéas , une centrale et une plus périphérique, comme c'est le cas chez les faucons , les aigles et les martinets . . La plupart des oiseaux sont tétrachromatiques et ont des cônes sensibles aux ultraviolets , au rouge, au vert et au bleu. Les pigeons sont pentachromatiques, tandis que les humains sont trichromatiques, n'ayant que trois types de cônes.

Voir aussi

• Champ de vision
• Cécité
• Lentilles de contact
• stéréopsie
• Illusion d'optique
• Ophtalmologie
• Œil humain
• Perception
• perception des couleurs
• persistance de la vision
• psychophysique
• Vision binoculaire
• vision scotopique
• vision photopique
• vision mésopique

Liens externes

• Wikimedia Commons a une catégorie média sur Vision .
• Le Wiktionnaire contient des définitions et d'autres informations sur la vision .
• ARVO
• Conférence européenne sur la perception visuelle
• Société des sciences de la vision
• Centre national sur les malformations congénitales et les troubles du développement
• L'attention visuelle est un processus discontinu