Thème I La représentation visuelle du monde

Thème I
La représentation visuelle du monde
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
1/7
Les acquis et les prérequis
 Les organes des sens contiennent des récepteurs sensoriels sensibles
à un stimulus spécifique (les récepteurs sensoriels de la rétine
sont sensibles à la lumière, ceux de la peau à la chaleur et la
pression...)

La stimulation d'un récepteur sensoriel déclenche l'émission de
messages nerveux par ce récepteur : les messages sont conduits au
cerveau par une fibre nerveuse et s'ensuit l'élaboration d'une
perception à partir de ces informations
 Les neurones sont des cellules excitables qui reçoivent, émettent et
transmettent
des
signaux
électriques.
Leurs
prolongements
cytoplasmiques (dendrites et axones) leur permettent de conduire
très rapidement ces signaux sur de grandes distances
 Le cerveau comporte deux hémisphères cérébraux qui font apparaître
une mince couche de matière grise externe : le cortex cérébral, dont
les milliards de neurones qui le composent sont interconnectés grâce
à de multiples synapses
 Le cortex cérébral est le siège de la perception de l'environnement,
de la commande des mouvements volontaires, de la pensée, de la
mémoire, du langage...

Le cortex cérébral comporte
traitement des informations
des
aires
spécialisées
dans
le
Les objectifs cognitifs
 Comment se construit une image au niveau de l'oeil ?

Comment les images formées sur la rétine sont-elles transformées en
messages nerveux ?
 Quel est le rôle du cortex cérébral dans la vision ?

Quelles sont les anomalies de la vision dues au fonctionnement
cérébral ?
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
2/7
Chapitre I
L'oeil, un organe des sens
La vision permet de percevoir en permanence le monde extérieur et de s'y mouvoir. C'est un organe des
sens d'une grande précision et il a pour fonction de capter des informations en provenance du monde
extérieur sous forme de stimuli lumineux.
La vision nécessite que l'oeil transforme les stimuli visuels en messages nerveux susceptibles d'être
acheminés jusqu'au cerveau.
¿ Comment la constitution de l'oeil permet-elle la réception de stimuli lumineux émis par notre
environnement ?
I. L'oeil : un système optique de la formation des images
A. L'organisation du globe oculaire
Document 1 – Les structures internes de l'oeil
Le globe oculaire est divisé en deux : une chambre antérieure et une chambre postérieure, séparées par
l'iris et le cristallin.
Document 2 – Coupe schématique d'un oeil
La chambre antérieure (■), occupée par l'humeur
aqueuse, est limitée par l'avant par la cornée.
La chambre postérieure (■), occupée par l'humeur
vitrée, est limitée vers l'arrière par les trois
enveloppes de l'oeil :
➔ La sclérotique, enveloppe blanche, épaisse
et résistante
➔ La choroïde, enveloppe très pigmentée
➔ La rétine, enveloppe mince et jaunâtre,
parcourue par des vaisseaux sanguins.
La rétine est le prolongement du nerf optique à
l'intérieur du globe oculaire.
B. Le trajet de la lumière de la cornée à la rétine
Les rayons lumineux traversent les milieux transparents de l'oeil : la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin et
l'humeur vitrée. Cette transparence rend possible la formation, sur la rétine, d'images optiques plus petites et
renversées, à l'origine du phénomène visuel et constituant des stimuli lumineux.
L'oeil capte une partie de la lumière émise par la
bougie. Chaque point de la bougie a pour image un
point sur la rétine. Ainsi se forme « point par point »
l'image renversée de la bougie sur la rétine.
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
3/7
Ces stimuli lumineux sont captés par des cellules rétiniennes spécialisées, les photorécepteurs.
II. La rétine : un récepteur sensoriel
A. L'organisation en couches de la rétine
Activité 1 – L'architecture de la rétine
Q1 – A partir du document 1a, réalisez un schéma d'interprétation de la coupe
de la paroi de l'oeil dans la cadre à droite, et annotez ce schéma.
Q2 – A quoi reconnaît-on que la rétine est un tissu nerveux ?
Q3 – Indiquez sur le document 1b sur quelle face arrive la lumière et à quel
niveau a lieu la photoconversion (conversion de l'information lumineuse en
message nerveux).
Q4 – Quelles cellules assurent la conversion de la lumière en signal nerveux ?
Q5 – Repérez par des flèches sur le document 1b le trajet suivi par le signal
nerveux.
La rétine est une fine enveloppe constituée de trois couches de neurones. De l'intérieur vers l'extérieur, on
distingue :
➔ Les neurones multipolaires, présentant de nombreux prolongements. Leur axone est à l'origine
d'une fibre nerveuse qui se prolonge dans le nerf optique.
➔ Les neurones bipolaires qui établissent des contacts entre neurones multipolaires et neurones à
cônes ou bâtonnets.
➔ Les photorécepteurs, neurones très courts, possédant un segment externe rempli de pigments
photosensibles :
➢ Les cônes : segment externe conique – 6,5 M par rétine
➢ Les bâtonnets : segment externe cylindrique – 130 M par rétine
Ces neurones reposent sur une couche de cellules pigmentaires, riches en mélanine et séparant la rétine de
la choroïde.
B. Les propriétés spécifiques des cônes et des bâtonnets
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
4/7

Une différence de sensibilité
Document 3 – Les domaines de réception des cônes et des bâtonnets
Les bâtonnets sont très sensibles à la lumière alors que les cônes y sont moins. Ils ne fournissent pas une
image nette des objets. Ils permettent une vision en nuances de gris et ne fonctionnement correctement
qu'en faible éclairement (saturation en forte lumière).
Là où il faut un photon pour activer un bâtonnet, il en faut au moins 100 pour exciter un cône.

Une différence de pigments photorécepteurs
Document 4 – Sensibilité des pigments des cônes et bâtonnets
Les bâtonnets contiennent de la rhodopsine, dont le maximum d'absorption se situe entre le vert et le bleu.
Les cônes renferment de l'iodopsine. Cependant, il existe des cônes sensibles au vert, eu bleu ou même
encore au rouge.
III. Les caractéristiques de la vision
A. La naissance et la persistance des sensations visuelles
Les neurones à cônes et à bâtonnets sont capables de capter les stimuli lumineux grâce à leurs pigments.
Une sensation visuelle peut dépasser en durée le stimulus qui en est la cause.
Exemple : Un flash lumineux bref est encore vu pendant 1/20e à 1/10e de secondes après son extinction
La raison en est le temps nécessaire pour que les pigments des photorécepteurs se reconstituent après leur
décomposition par la lumière.
Une succession d'images fixes sont perçues en continuité (principe du cinéma).
Activité 2 – Thaumatrope & folioscope
B. La vision des couleurs
Un seul type de récepteur (cône ou bâtonnet) ne peut à lui seul renseigner sur la couleur. La vision des
couleurs résulte de l'existence des trois types de cônes ayant chacun un spectre d'absorption différent.
L'oeil humain est ainsi sensible à des milliers de nuances de couleurs et la sensibilité visuelle est dite
trichromatique.
Il existe de nombreuses anomales de la vision des couleurs. Le daltonisme est une de ces anomalies :
d'origine génétique, elle touches 2% des hommes contre 0,03% des femmes.
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
5/7
Chez ces personnes, l'un des pigments photorécepteurs (rouge ou vert le plus souvent) est absent : les
sensations colorées sont alors reproduites à partir des informations de deux populations de cônes seulement
et sont nettement différentes des sujets ayant une vision trichromatique.
Document 5 – Le daltonisme
C. Le champ visuel
Le champ visuel correspond à déterminer la partie de l'espace vue par chaque oeil. Il est dépendant de
l'extension des photorécepteurs rétiniens et des propriétés optiques de l'oeil.
Activité 3 – Le champ visuel
1.
3. Seule la région centrale permet la vision des couleurs. La rétine centrale
ne contient que des cellules à cônes. Ceci confirme l'existence de plusieurs
catégories de cellules à cônes pour expliquer ces observations, chacune étant
sensible à une couleur fondamentale.
On peut diviser visuellement le champ visuel et le champ rétinien par deux lignes se coupant au niveau de
l'axe optique :
➢ Une ligne horizontale séparant le champ supérieur du champ inférieur
➢ Une ligne verticale séparant le champ nasal et le champ temporal
La sensibilité au vert est peu étendue car les cônes sensibles au vert sont surtout situés dans la partie
centrale de la rétine. Lorsque les deux yeux sont ouverts, les champs visuels des deux yeux se recouvrent
largement : dans cette zone de recouvrement, la vision est dite binoculaire.
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
6/7
L'expérience de Mariotte (Activité 2) permet en outre de mettre en évidence l'existence d'une tache aveugle
pour chaque oeil. Cette petite partie du champ visuel qui n'est pas perçue correspond à la papille, zone de
convergence de toutes fibres du nerf optique et dépourvue de photorécepteurs.
D. Vision centrale et vision périphérique
La répartition des cônes et des bâtonnets dans la rétine présente de très nombreuses variations.
Document 6 & 7
Au niveau de la fovéa, petite dépression centrale de la rétine, il n'y a que des cônes et leur densité est
maximale. De plus, à chaque cône correspond un seul neurone bipolaire et un seul neurone ganglionnaire.
C'est donc dans cette zone que l'acuité visuelle et la vision des couleurs sont optimales.
Document 8
Quand on s'éloigne de la fovéa, il y a de moins en moins de cônes et de plus en plus de bâtonnets. En
périphérie de la rétine, le système des bâtonnets est très fortement convergent : plusieurs bâtonnets sont
connectés avec le même neurone bipolaire et plusieurs de ces neurones sont en connexion avec un seul
seul neurone ganglionnaire.
DONC les objets situés en périphérie sont perçus avec une faible acuité et une mauvaise vision des
couleurs.
Pour bien voir, l'Homme recherche un bon éclairement et bouge sans arrêt les yeux de façon à diriger les
fovéas des deux yeux vers les objets regardés (cas de la lecture par exemple).
BILAN
Première L - La perception visuelle du monde – Chapitre I
7/7