Représentation visuelle

CC by-sa

, par Pascal COMBEMOREL

Comprendre comment l’image d’un objet est reçue par l’œil et interprétée par le cerveau humain.

Le but de ce premier thème est de comprendre comment fonctionne la vision. Il s’agit de saisir comment la lumière provenant des objets du monde extérieur est transformée par l’œil et le cerveau en une représentation visuelle, c’est-à-dire en une image mentale.

3 éléments sont indispensables à la vision :

  • l’œil : il reçoit les rayons lumineux qu’il fait converger vers la rétine ;
  • le nerf optique : il transporte le message nerveux visuel de la rétine vers le cerveau ;
  • le cerveau : il décode l’information reçue pour la transformer en représentation mentale.

 L’oeil

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Œil humain vu en coupe, de profil
Seuls les éléments à connaître en classe de 1re L/ES sont indiqués sur ce schéma.
Source : Talos, colorisé par Jakov, modifié et traduit par Falcox, depuis Wikimedia Commons

L’œil est formé de différentes structures :

  • une cornée qui est la partie de l’œil directement en contact avec l’environnement. Elle est transparente et laisse passer la lumière.
  • la lumière traverse ensuite le cristallin. Celui-ci agit comme une lentille convergente qui dirige les rayons lumineux sur la rétine.
  • la taille du faisceau lumineux qui pénètre dans l’œil dépend du diamètre de la pupille. Le diamètre de la pupille dépend de la contraction d’un muscle circulaire : l’iris. Cette structure présente la particularité d’être colorée (en marron, vert, bleu,… selon les personnes).
  • la rétine est la zone de l’œil sensible à la lumière. Elle est composée de deux types de cellules photoréceptrices :
    • les bâtonnets : ce sont des cellules allongées, présentes surtout en périphérie de la rétine. Elles sont très sensibles à la lumière, c’est-à-dire qu’elles sont activées même quand il y a peu de lumière. Ce sont donc ces cellules qui permettent de voir dans des environnements sombres.
    • les cônes : ce sont des cellules de forme conique, présentes surtout au niveau de la fovéa (zone centrale de la rétine). Les cônes sont peu sensibles à la lumière : ils ne sont activés que lorsqu’il fait jour. Il existe 3 types de cônes : les cônes S sont sensibles surtout au bleu, les cônes M sont sensibles surtout au vert, et les cônes L sont surtout sensibles au rouge. La combinaison de l’activation de ces 3 types de cônes permet à l’homme d’avoir une vision trichromatique : il est capable de percevoir toutes les couleurs résultant du mélange de ces 3 couleurs.

 La transmission du message visuel

Le nerf optique est chargé de transporter les informations visuelles reçues au niveau de la rétine jusqu’au cerveau. Tout comme le cerveau, le nerf optique est formé de cellules spécialisées dans le transport et le traitement d’informations : les neurones.

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Les neurones : des cellules spécialisées dans la communication
Ici seuls 3 neurones sont représentés. Il faut imaginer que dans la réalité, un neurone peut être en contact avec plusieurs dizaines d’autres neurones. De plus, les axones des neurones bleu et jaune sont tronqués.
Source : Pascal COMBEMOREL

À l’intérieur du neurone, la transmission de l’information se fait sous la forme d’un courant électrique qui parcourt le neurone depuis ses dendrites jusqu’au bout de son axone.

La communication entre deux neurones différents se fait au niveau d’une synapse. Une synapse est formée par la terminaison de l’axone d’un premier neurone (= neurone présynaptique) et une dendrite d’un deuxième neurone (= neurone post-synaptique), qui sont séparés par un espace synaptique, également appelé fente synaptique.

Au niveau de l’espace synaptique, l’axone du neurone présynaptique libère des neurotransmetteurs qui sont des molécules (exemple : la sérotonine) permettant la transmission du message nerveux. En effet, ces molécules se vont se fixer sur les récepteurs présents sur la membrane du neurone post-synaptique. Cette fixation génère un courant électrique qui va traverser ce neurone jusqu’à la prochaine synapse où l’histoire se répète…

Pour le programme de 1re L/ES, les explications en terme d’ions (calcium et sodium) ne sont pas à connaître. Par contre il faut connaître les autres termes employés dans cette vidéo.

Des drogues peuvent modifier la communication entre neurones, notamment en venant se fixer sur les récepteurs situés au niveau des synapses. C’est par exemple le cas de la molécule de LSD qui, ayant une structure proche de la sérotonine, est capable de se fixer sur les récepteurs de ce neurotransmetteur naturel, provoquant ainsi des hallucinations visuelles.

 Le traitement cérébral des informations visuelles

Les techniques d’imagerie, notamment l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf), montrent que le cerveau est séparé en différentes aires cérébrales, spécialisées dans le traitement d’un type d’information en particulier. Il existe ainsi des aires spécialisées dans le traitement d’informations sonores, des aires contrôlant les mouvements du corps et, ce qui nous intéresse ici, des aires spécialisées dans le traitement des informations visuelles : les aires visuelles.

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Cerveau humain vu de profil
L’avant du cerveau est sur la gauche de l’image, l’arrière à droite. Le lobe occipital, dans lequel se situent les aires visuelles, est représenté en rouge sur ce schéma.
Source : Gray’s Anatomy, vectorisé par Mysid, traduit par JDifool. Wikimedia

Ces aires visuelles sont situées à l’arrière du cerveau, dans une région appelée lobe occipital. Les résultats d’IRMf montrent qu’il existe une aire spécialisée dans la reconnaissance des formes des objets regardés, une autre spécialisée dans la reconnaissance de leurs couleurs, une autre encore spécialisée dans la reconnaissance de leurs mouvements. La communication entre ces différentes aires nous permet de nous construire une représentation visuelle du monde qui nous entoure.

 Exercices

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