Le Système Visuel chez l`être humain

Cohen Eliel Biologie pour Physicien
2005/2006 Master I
UPMC
Le Système Visuel chez l'être humain
du globe oculaire au cortex visuel
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Exposé effectué sous l'enseignement du Professeur Christian Marion
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Préambule
Organe du corps humain, l’œil a toujours étonné par sa richesse les
scientifiques et biologistes. Son fonctionnement n’est toujours pas parfaitement
connu, même si on essaye de le mimer dans de nombreux projets technologiques
modernes. Les raisons des méconnaissances du fonctionnement de cet organe est
dû au fait qu’il fait entrer en jeu de nombreuses structures différentes et est
fortement rattaché au cerveau humain, qui n’est que peu compris par la biologie
moderne. Toutefois, les récentes avancées technologiques, nous on permis de mieux
comprendre certaines parties de son fonctionnement et de combattre ainsi quelques
défauts pouvant apparaître chez cet organe comme certains troubles visuels. Dans
cet exposé de « Biologie pour physicien », nous allons tenter d’expliciter au mieux
la structure biologique de cet organe, tout en voyant brièvement les différentes
parties du cerveau misent en jeu dans son fonctionnement. Dans un second temps
nous allons essayer de mettre en parallèle les mécanismes naturels qui rentrent en
jeu dans la vision, avec ceux développés dans les technologies modernes humaines.
Enfin nous terminerons ce travail de recherche sur les différentes applications de
ces technologies modernes chez l’être humain ou l’animal et comment on a pu
tenter de maîtriser et de modifier cet organe complexe qu’est l’œil humain.
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Table des Matières
I - L’Œil en tant que complexe biologique 4
A - Structure et fonctionnement de l’œil humain............................................. 4
B - La rétine, véritable pellicule photographique de l’œil humain.................. 6
II - Comment le nerf optique et le cortex visuel jouent un rôle
primordial dans le traitement de l’information visuelle 8
A – Description des cellules composant le nerf optique................................ 8
B – Traitement de l'information par le cortex visuel..................................... 11
III – Parallèles existant entre Nature et Technologies modernes 12
A – Analogie entre la rétine et les capteurs artificiels.................................. 12
B – Analogie entre fibre nerveuse et fibre optique........................................ 14
IV – Quant la technologie s'invite chez “mère nature” 17
Bibliographie 19
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I - L’Œil en tant que complexe biologique
A - Structure et fonctionnement de l’œil humain
Nous allons commencer cet exposé par une description détaillée de l’œil humain. Ce dernier
est de forme quasi sphérique et est composé de nombreux éléments permettant l’établissement de la
vision tels que l’iris, le diaphragme ou bien la rétine. L’Œil humain est semblable à celui des autres
mammifères. Toutefois des différences existent dans la complexité du message visuel que ce dernier
peut traiter et interpréter avec celui d’autre mammifères.
Schéma fonctionnel du globe oculaire 1
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Effectuons tout d’abord à l’aide du schéma précédent un inventaire rapide des parties composant l’œil
humain, nous ne traiterons pas ici en détail la cornée, qui est la partie antérieure transparente du globe
oculaire :
- L’iris, a un rôle similaire au diaphragme d’un appareil photographique, il se charge de s’ouvrir plus
ou moins afin d’adapter la quantité de lumière pénétrant dans le globe oculaire. Cette modification de
l’ouverture de l’iris en raison de la lumière ambiante est involontaire et à pour nom le réflexe
pupillaire. La couleur de l’iris est liée au code génétique de l’individu et est dûe en grande partie au
pigment de la mélanine, ce qui explique la couleur parfois rouge de cette structure en l’absence de
mélanine chez les personnes souffrant d’albinisme.
Au centre de cet œil on peut apercevoir la pupille dont la taille dépend de la contraction de l’iris 2
- La pupille, est la zone de l’œil se trouvant derrière l’iris et réceptionnant ainsi la lumière que ce
dernier laisse passer. En raison du fait, que cette partie de l’œil absorbe la quasi totalité de la lumière
qui la touche, elle nous apparaît comme une sphère noire au centre de notre œil dont la taille évolue
avec la contraction ou dilatation de l’iris. La forme de la pupille se rapproche des formes dites optiques,
c’est-à-dire des formes connues de lentilles employées dans le monde de la physique et de l’optique.
- Le cristallin, œuvre tel une lentille biconvexe au sein de l’œil et permet ainsi l’adaptation et la mise au
point du message visuel, en modifiant sa courbure. C’est grâce à une connexion avec une structure
musculaire, le muscle ciliaire que cette modification de sa convergence est possible.
- Le corps vitré représente quant à lui la majeur partie du globe oculaire. Appelé également parfois
humeur vitré, il est composé à 95% d’eau et se caractérise par une substance gélatineuse transparente
remplissant la cavité oculaire en arrière du cristallin. C’est lui qui assure la forme de l’appareil oculaire
ainsi que sa consistance et permet de maintenir la rétine en place contre la paroi de l’œil. L’humeur
vitré permet également de protéger la rétine en absorbant une grande partie du rayonnement ultraviolet.
Toute ses éléments permettent en fin de circuit, une réception de l’information lumineuse par la rétine.
Cette dernière est assurément la partie la plus complexe du globe oculaire et va donc avoir droit à un
développement des plus détaillé au sein de notre exposé.
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