La vision Introduction Observez l`image ci-contre et décrivez

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La vision
Introduction
Observez l’image ci-contre et décrivez-la.
Ce que vous venez de décrire porte le nom de spirale déconcertante.
Sa dénomination prête à confusion, car en fait il ne s’agit pas du tout
d’une spirale, mais d’une suite de cercles concentriques. Vous pouvez
aisément le vérifier en suivant l’un de ces cercles à l’aide de votre doigt.
L’effet de spirale est produit par les lignes noires épaisses en forme de
spirale. Dans le langage courant, on dirait que vous venez d’être victime
d’une « illusion d’optique ».Une « illusion d’optique » apparaît quand ce
que nous «voyons» ne correspond pas à la réalité. En fait votre œil a très
bien vu, il est tout à fait normal, ne vous inquiétez pas. Ce n’est donc pas
une illusion…. Est-ce bien un problème optique d’ailleurs ? Pas plus ! En
réalité, c’est votre cerveau qui vous a trompé sur la vraie nature de cette
figure. L’impression de l’organe de la vision, donc l’enregistrement
optique, est malgré tout exacte ; c’est seulement dans le cerveau que se
produit « l’illusion ». Dans la représentation visuelle que nous nous
faisons du monde, intervient donc à la fois un « outil » d’optique qu’est
l’œil et un outil d’interprétation et d’analyse qu’est le cerveau.
I- Présentation de l’œil
Etude de texte :
« Dans l’antiquité différentes conceptions tentaient de rendre compte du phénomène de la vision. Pour les
atomistes les images émanent des objets en gardant la forme de l’objet dont elles émanent, pénètrent dans les yeux
engendrant ainsi la vision. Empédocle enseignait que l’œil se comporte à la manière d’une lanterne dont le feu
illumine les ténèbres. Les pythagoriciens ainsi que Platon s’opposaient également à la conception des atomistes.
Ainsi Platon déclare « les dieux ont fait en sorte que le feu qui réside au-dedans de nous et qui est le frère du feu
extérieur s’écoulât à travers les yeux de façon subtile » rencontrant ainsi le feu provenant des objets extérieurs. La
vision est donc le résultat d’une action de l’œil sur l’extérieur. C’est la science arabe qui la première sépara la
lumière et le système permettant de voir. L’œil fut alors considéré comme le récepteur.
Descartes (1596-1650) montra que la propagation des rayons lumineux obéit aux lois de l’optique.
La lumière qu’émet le soleil est un rayonnement électromagnétique avec un large spectre allant des rayons Gamma
très courts aux ondes radio plus longues. L’œil humain ne peut percevoir qu’une faible partie de ces longueurs
d’onde (entre 380nm et 760 nm) ce qui correspond à la lumière visible. Cette fenêtre peut varier selon les espèces
considérées. De nombreux insectes mais également certains oiseaux sont sensibles aux ultraviolets.
Certains organes spécialisés permettent également aux serpents de percevoir les infrarouges ce qui est
particulièrement efficace pour localiser les proies.
Il est classique d’établir une analogie entre l’œil humain et un appareil photographique. L’iris jouant le rôle de
diaphragme en contrôlant la quantité de lumière entrant dans l’œil par la pupille. En se contractant le muscle de
l’iris diminue le diamètre de la pupille et donc la quantité de lumière pénétrant dans l’œil.
La cornée et le cristallin constituent le système optique qui fait converger sur la rétine l’image de l’objet. Les
rayons lumineux sont ainsi réfractés.
Il y’a une différence importante cependant entre l’œil humain et un appareil photographique.
En effet, la rétine, tissu nerveux tapissant le fond de l’œil est constitué de nombreuses cellules photoreceptrices :
120 millions de bâtonnets et 6 millions de cônes. L’absorption de la lumière par ces cellules spécialisées assure la
conversion de l’énergie lumineuse en signaux bio-électriques. »
1) Quels sont les trois niveaux intervenant dans le processus de la vision ? Construire un schéma montrant le trajet
de l’information captée par l’œil.
2) À quel objet inventé par l’Homme, l’auteur compare-t-il l’œil humain ?

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3) À quelles parties de l’œil humain correspondent les différentes fonctions énumérées ci-dessous ?
L’appareil photo
rôle
L’œil
Lentille
diaphragme
pellicule
II- Etude anatomique de l’œil
Chaque globe oculaire, mobile grâce à des muscles fixés dans une cavité osseuse du crâne (l'orbite), est limité par
trois membranes emboîtées qui, de l'extérieur vers l'intérieur, sont : la sclérotique puis la choroïde et enfin la rétine.
La sclérotique est une enveloppe blanche et résistante. Vers l'avant, cette enveloppe devient parfaitement
transparente et son rayon de courbure est plus petit (elle est plus "bombée") : c'est la cornée.
La choroïde, de couleur noire, tapisse intérieurement la sclérotique, sauf au niveau de la cornée. Vers l'avant, elle
donne naissance à l'iris, coloré, qui délimite une ouverture, la pupille, dont le diamètre peut varier.
La rétine est la membrane la plus interne de l'œil : il s'agit d'un tissu nerveux très mince collé contre la choroïde et
dont le prolongement forme le nerf optique. Notons que la rétine est très riche en vaisseaux sanguins qu'il est
possible d'observer en éclairant convenablement le fond de l'œil.
L'intérieur du globe oculaire est rempli par un ensemble de milieux transparents. En arrière de la pupille se trouve
le cristallin : de forme biconvexe, il peut se déformer légèrement et modifier ainsi sa convexité grâce à l'action de
petits muscles. Outre le cristallin, l'œil contient des substances gélatineuses auxquelles on donne le nom
d'humeurs. (Humeur aqueuse en avant du cristallin, humeur vitrée entre le cristallin et la rétine)
Utiliser les informations du texte pour légender le schéma ci-dessous :
III- Formation d’une image sur la rétine
Modèle réduit de l’œil
Nous avons vu que l’œil est constitué de trois parties principales :
 L’ensemble pupille-iris qui joue le rôle de diaphragme ;
 Le cristallin qui joue le rôle d’une lentille convergente (f  1,6 cm au repos) ;
 La rétine qui joue le rôle d’écran.
Le rôle de ces trois organes nous permet d’établir une analogie entre l’œil et un instrument d’optique que l’on
nommera œil réduit.

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Pour constituer l’œil réduit nous utilisons une ouverture circulaire, une lentille convergente et un écran situé dans le
plan focal image de la lentille.
Formation de l’image
Expérience :
Sur un banc optique, placer la lanterne avec un cache gravé de la lettre d à l’une des extrémités du banc. A l’autre
extrémité, placer l’écran et entre les deux et à 12 cm de l’écran, placer une lentille notée +8.
Observer sur l’écran l’image de la lettre d (objet qu’on supposera situé à l’infini) à travers la lentille.
Mise au point de l’image sur la rétine : Accommodation
1) Vision d’objets proches
Expérience de Purkinje
 Dans l’obscurité, placez une bougie allumée latéralement devant l’œil d’une personne qui regarde un objet
éloigné. Qu’observez-vous ?
 Demandez au sujet de fixer dans premier temps un objet éloigné puis de regarder un objet rapproché. Précisez
quelles sont les différences observées ?
Expérience avec l’œil réduit
Observer, au travers de l’œil réduit, un objet placé à environ 30 cm.
On observe sur l’écran une image renversée mais floue de l’objet proche. Elle ne se forme pas sur l’écran.
a) Que faire pour obtenir une image nette?
b) Quelle solution faut-il éliminer et pourquoi ?
Conclusion
a) L’œil voit-il nettement les objets proches ?
b) Quelles sont les modifications au niveau de l’œil lors de la vision d’objets proches ?
2) L’œil permet-il de voir nettement un objet à n’importe quelle distance ?
A cette question, Léonard de Vinci donnait la réponse suivante :
« Si l’œil doit voir une chose de trop près, il ne peut pas bien la juger, comme il arrive à celui qui veut voir le bout
de son nez. Donc en règle générale, la nature enseigne qu’on ne verra pas parfaitement une chose si l’intervalle
qui se trouve entre l’œil et la chose vue n’est pas au moins de la grandeur du visage. »
Donc d’après Léonard de Vinci, l’œil ne peut pas voir nettement les objets très proches, nous allons vérifier ses
dires.
L’expérience est réalisée à l’aide d’une planche de bois, d’une grande règle, de deux épingles à tête colorée et d’un
écran de carton percé d’un trou ( = 1 cm).

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Expérience :
Regarder à travers le trou, la tête d’épingle A puis la tête d’épingle B. Recommencer l’observation pour B à 20, 18,
16, 14, 12, 10 et 8 cm du trou.
Qu’observez-vous ?
Conclusion :
Un œil normal peut voir nettement des objets situés entre l’infini (le punctum remotum : P.R) et une distance
minimale de vision distincte (le punctum proximum : P.P) en accommodant de plus en plus.
Remarque :
L’œil normal n’accommode pas pour voir des objets éloignés. Nous pouvons regarder longtemps un paysage
éloigné sans ressentir aucune « fatigue » ce qui n’est pas le cas si nous regardons longtemps un petit objet très
proche.
IV- La rétine et la naissance du message rétinien
Organisation de la rétine
La rétine a une structure en 4 couches distinctes :
- les cellules pigmentaires, accolées à la choroïde
- les cellules photoréceptrices à cônes et à
bâtonnets qui s’insèrent dans les cellules
pigmentaires (leur prolongement dendritique a
une forme de cône ou de bâtonnet)
- les cellules bipolaires s’articulant par des ses
synapses avec des cônes et des bâtonnets.
- Les cellules multipolaires ou ganglionarires
s’articulant par des ses synapses avec les
cellules bipolaires qui se réunissent à la papille
pour former le nerf optique
Doc : coupe transversale de rétine observée au microscope
Les cônes et bâtonnets sont des cellules photoréceptrices dont la répartition est variable suivant les
endroits de la rétine. La rétine fovéale est riche en cellules à cônes. La rétine périphérique est riche en
cellules à bâtonnets. Au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la fovéa, le nombre de cellules à cônes
diminue alors que celui des cellules à bâtonnets augmente.
Les zones inexcitables de la rétine
Expérience :

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Placer la feuille à environ 60 cm de vous (à bout de bras à peu près). Cachez l’œil gauche avec la main et fixez la
croix avec l’œil droit. Déplacer lentement la feuille vers vous. Qu’observez-vous ?
Conclusion :
La disparition de la croix montre que la surfacé rétinienne n’est pas sensible en certains points. L’image se forme,
pour certaines positions de nos yeux sur le point aveugle du nerf optique qui est dépourvu de photorécepteurs. Cet
endroit est donc un point non excitable par la lumière.
Fonction des photorécepteurs
1) Détermination du champ visuel en lumière blanche :
Le champ visuel est l'ensemble des points que l’on peut voir d'un seul œil immobile. On peut le déterminer par une
méthode simple:
Fixer une croix tracée sur un tableau noir; l’œil qui fixe doit être immobile et l’autre fermé. On déplace lentement
un petit disque blanc à l’extrémité d'une baguette dans différentes directions à partir de la croix et on note l’endroit
à partir duquel le sujet ne voit plus le disque.
La courbe joignant tous ces points est la limite du champ visuel de cet œil.
Faîtes l’expérience en binôme et noter la distance à laquelle le disque disparaît pour une distance donnée.
2) Vision centrale et périphérique
Réalisez l'expérience suivante en binôme:
L'un fixe le tableau et l'autre lui présente un objet en vision centrale.
Précisez alors si l’observateur identifie l’objet:
Recommencez la même expérience en plaçant un autre objet non connu de l’observateur, cette fois-ci latéralement
et t assez éloigné mais toujours placé dans son champ visuel.
Précisez alors si l’observateur identifie l’objet.
3) Champ visuel en lumière colorée
Réalisez l’expérience suivante en binôme:
L'un tient une craie (de la couleur de son choix) placée latéralement dans le champ visuel de l’autre.
Demandez alors à l'observateur d'identifier la couleur de votre craie.
Déduire de cette expérience quels sont les photorécepteurs responsables de la vision des couleurs.
4) Conclusion
A l’aide des documents suivants, déterminer les photorécepteurs responsables de la vision des couleurs, de la
vision en faible éclairement et de la vision périphérique :
Document 1 :
Le graphe présente les spectres d'absorption des quatre
pigments photosensibles de la rétine humaine. Les trois
types de cônes sont nommés respectivement cônes verts,
bleus ou rouges selon la lumière colorée la mieux
absorbée par leur opsine.
On constate que ces spectres se superposent partiellement :
une lumière colorée donnée est donc plus ou moins
absorbée par plusieurs types de cônes. Par exemple, si des
cônes rouges et verts sont stimulés simultanément, nous
percevrons une couleur jaune ou orange, selon la
population de cônes la plus fortement stimulée.