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LA REPRÉSENTATION VISUELLE DU MONDE
L’œil est l’organe spécialisé par lequel la perception visuelle commence. C’est un organe des
sens essentiel dans la mise en relation de l’organisme avec le monde extérieur. Comment l’œil permetil la réception des stimuli lumineux émis par notre environnement ? Comment notre cerveau traite-t-il
les informations visuelles ?
1 L’œil est un organe structuré.
L'œil est limité par trois enveloppes emboîtées, avec de l’extérieur vers l’intérieur :
- La sclérotique, qui est l’enveloppe externe de l’œil, blanche et opaque, résistante et qui
donne sa forme à l’œil.
- La choroïde, située entre la sclérotique et la rétine mais absente au niveau de la cornée où
elle se prolonge par l’iris. Cette enveloppe est fortement vascularisée ce qui permet l’apport de
nutriments aux autres enveloppes de l’œil, brun foncé.
- La rétine qui se prolonge par le nerf optique. Cette enveloppe est sensitive. Elle est formée
de deux couches : une couche pigmentée et une couche nerveuse qui contient des millions de
neurones photorécepteurs. La rétine est, elle aussi, très vascularisée.
L’oeil comprend des milieux transparents, assimilables à une lentille convergente, qui
rendent possible la formation d'images sur la rétine (puisque les rayons lumineux peuvent traverser ces
milieux) :
- La cornée, est le prolongement de la sclérotique vers l’avant, mais est transparente.
- L’humeur aqueuse. Liquide transparent de composition identique au plasma sanguin.
- Le cristallin est une lentille biconvexe transparente et flexible : il peut changer de forme de
manière à focaliser précisément la lumière sur la rétine : il y a une mise au point ou accommodation
pour la vision nette de près et de loin.
- L’humeur vitrée, en arrière de l’œil. C’est une substance gélatineuse transparente.
À illustrer par un schéma de l’œil.
La quantité de lumière qui entre dans l’œil peut-être modifiée par l’iris, qui est la partie
colorée de l’œil, située entre la cornée et le cristallin. L’ouverture centrale (pupille) est ronde et laisse
passer la lumière. L’iris joue le rôle d’un diaphragme.
2 De la rétine au cerveau.
2.1 L’organisation de la rétine.
La rétine est un tissu nerveux : elle comprend donc des cellules nerveuses. Il y a trois couches
de neurones différents (de la choroïde vers l’humeur vitrée) :
- Les cellules photoréceptrices (= sensibles à la lumière) : les cônes et les bâtonnets. On
trouve environ 130 millions de bâtonnets pour 6,5 millions de cônes. Leur répartition est variable
suivant les endroits de la rétine.
- Les neurones bipolaires ; ils relient les cellules photoréceptrices aux cellules
ganglionnaires.
- Les neurones multipolaires ou ganglionnaires ; leurs axones se regroupent et forment le
nerf optique en direction du cerveau.
La représentation visuelle du monde est dépendante de la diversité et des propriétés des
photorécepteurs rétiniens. On trouve deux types de cellules photoréceptrices :
- Les cônes. Ils sont peu sensibles à l’éclairement et permettent donc une vision diurne.
Comme il existe trois types de cônes, respectivement sensibles aux longueurs d’onde rouge, verte, et
bleue, ce sont eux qui sont responsables de la vision des couleurs. Ils sont plutôt localisés au centre de
la rétine, particulièrement au niveau de la fovéa (ou tache jaune). C’est au niveau de la fovéa que
l’acuité visuelle est la meilleure (excellent pouvoir séparateur). Voir le câblage et la convergence page
25.
- Les bâtonnets : ils sont les plus nombreux et sont surtout localisés en périphérie de la rétine.
Leur sensibilité à la lumière est plus élevée : ils permettent la vision crépusculaire (= en faible
éclairement). En revanche ils ont un faible pouvoir séparateur. Les images sont floues et incolores.
Au niveau du point aveugle (expérience de Mariotte), il n’y a pas de cellule photoréceptrice
car les neurones ganglionnaires se rejoignent pour former le nerf optique. Cela explique les résultats
du document 1 page 16.
2.2 La fonction des photorécepteurs rétiniens.
La lumière est constituée de photons. La stimulation des photorécepteurs rétiniens par les
photons est à l'origine du processus visuel. Les photons sont absorbés par les pigments rétiniens
photosensibles des cônes et des bâtonnets (environ 100 millions de molécules de rhodopsine dans un
seul bâtonnet). Il est à noter que les sensations visuelles persistent plus longtemps que les stimulus :
cela permet de voir en continu une succession d’images fixes (cinéma)
Les propriétés électriques de ces cellules sont modifiées lorsque des photons sont absorbés (et
donc celles des cellules bipolaires qui sont en contact). Ces modifications se traduisent par un message
nerveux électrique destiné au cerveau dans les axones des cellules ganglionnaires qui constituent le
nerf optique. Le codage s’effectue par une modulation de fréquence des signaux électriques.
2.3 Les voies visuelles.
Les messages nerveux véhiculés par les fibres du nerf optique quittent la rétine en direction
du cerveau. Les deux nerfs optiques issus des 2 yeux se croisent au niveau du chiasma optique à la
base du cerveau. À cet endroit, les fibres provenant du champ rétinien nasal se dirigent vers
l’hémisphère cérébral opposé tandis que les fibres issues du champ rétinien temporal restent de leur
côté.
Ainsi, le cerveau droit reçoit le champ récepteur temporal droit et le champ récepteur nasal
gauche. De ce fait, le cerveau droit reçoit les messages nerveux correspondant au champ visuel gauche
et inversement.
Au cours de leur cheminement, les fibres du nerf arrivent à un relais cérébral, structure où
l’on trouve des synapses, zones de communication entre deux neurones. La communication s’y fait
par des messagers chimiques. Les fibres qui prennent le relais arrivent aux aires du cortex visuel
occipital (le cortex est situé à la surface du cerveau). Les aires sont visibles grâce aux techniques
d’imagerie médicale (TEP et IRM).
Ainsi, toute perturbation du fonctionnement des synapses sous l'action de substances
chimiques, a des conséquences sur le fonctionnement des neurones. C’est notamment le cas avec les
substances hallucinogènes comme le LSD qui prennent la place des neurotransmetteurs du cerveau et
qui modifient les perceptions.
3 Le cerveau : un exemple d'intégration des signaux.
Le message nerveux visuel arrive dans le cortex occipital, où se situe l’aire visuelle primaire.
Le cortex est la couche superficielle du cerveau. Une lésion de cette aire entraîne la cécité. Le cortex
visuel comporte cependant plusieurs aires spécialisées dans la perception visuelle.
- On distingue l’ensemble du « où » qui concerne la localisation de l’objet
- Et l’ensemble du « quoi « qui concerne la reconnaissance de l’objet (couleur, forme…).
Toutes ces aires communiquent entre elles et traitent en parallèle les informations. Les
différentes informations finissent par être intégrées et l’on obtient une seule image.
D'autres aires corticales participent à l'élaboration de la perception visuelle : les aires
auditives, gustatives, olfactives…
L'organisation générale du cortex visuel est la même pour tous (les aires visuelles sont les
mêmes) ce qui montre que sa mise en place est sous contrôle génétique. Toutefois, les apprentissages
et les expériences acquises sont à l'origine d'une organisation différente des réseaux de neurones
corticaux, qui fait qu'aucun cerveau ne voit le monde exactement comme un autre. Les connexions
synaptiques se réorganisent dans le cortex. On parle de plasticité.
Chez une personne aveugle, la lecture du braille fait que le cortex occipital est utilisé pour
traiter des signaux d'origine tactile. Observation identique pour des sourds qui utilisent l'aire auditive
pour le langage des signes : le cortex visuel prend la place d’une partie du cortex auditif.
Il y a donc un remodelage en fonction de l'environnement.
Conclusion.
Malgré un fonctionnement similaire : rétine et photorécepteurs qui captent la lumière, voies
nerveuses qui conduisent le message nerveux, traitement dans les aires visuelles, chaque cerveau est
unique : ainsi chaque individu voit le monde différemment. Des évolutions sont possibles au cours de
la vie.