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Une caméra vidéo ultraperfectionnée

L'oeil est l’organe sensoriel de la perception visuelle. Il a souvent été comparé à un appareil photo, l'objectif avec sa focale correspondant à la cornée et au cristallin, la pellicule à la rétine. Il serait plus approprié de le comparer à une caméra vidéo digitale intégrant un logiciel de poursuite automatique des objets qui entrent dans son champ, un système autofocus, un système d'adaptation automatique aux variations de l'intensité lumineuse et un objectif autonettoyant. Le tout étant connecté à un système informatique avec des capacités de traitement de l'information en parallèle si élaborées qu'il n'existe pour l'instant aucun ordinateur capable de l'égaler.


La perception visuelle

L'énorme difficulté que représente pour l’oeil la tâche de capter la lumière et de la transformer en un scénario visuel sensé est souvent sous-estimée. Il faut d'abord obtenir une image du monde extérieur parfaitement au point sur la rétine, ce qui demande un système optique élaboré (composé de la cornée, du cristallin et du diaphragme irien). Ensuite le système nerveux (composé de la rétine, des voies visuelles et du cerveau) doit transmettre fidèlement cette image depuis l’oeil jusqu'au cerveau. Enfin ce dernier doit reélaborer les informations reçues pour les faire émerger au niveau conscient sous la forme d’une image de notre environnement.


Le système optique oculaire: une qualité inégalée
même par les appareils photo les plus perfectionnés

Pour atteindre la rétine, là où elle va former une image de notre environnement, la lumière doit traverser plusieurs structures
oculaires : la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin, le vitré ainsi que toutes les couches de la rétine pour atteindre les photorécepteurs, ces derniers constituant la couche la plus externe de la rétine.


La cornée: le constituant principal du dioptre oculaire

La cornée est la porte vitrée par laquelle la lumière provenant du monde environnant pénètre dans notre organisme. Elle joue un rôle prépondérant dans la focalisation de la lumière sur le plan rétinien. De ce fait elle doit toujours être d’une parfaite propreté et transparence, faute de quoi l’image transmise à la rétine contiendrait alors des artéfacts. Ce sont la fermeture régulière des paupières (clignement) et la sécrétion lacrimale, qui maintiennent la surface de la cornée libre de toute impureté.



Le cristallin, le "zoom" de l'oeil


Le cristallin revêt une importance particulière dans le système optique
oculaire, sa tâche principale étant de permettre les ajustements nécessaires à la focalisation des objets à toutes les distances. Dans un appareil photo, on varie la distance entre la lentille réfractive et la pellicule. Cela se passe un peu différemment dans l'oeil car nous focalisons, non pas en variant la distance entre le cristallin et la rétine, mais en changeant la courbure du cristallin. Ceci se fait en mettant sous tension ou en relâchant les tendons qui le fixent à la paroi interne du globe oculaire, grâce à un ensemble de fibres musculaires. Le cristallin devient ainsi plus sphérique pour focaliser les objets de près et plus aplati pour mettre au net ceux situés au loin. C'est la perte de la capacité de modification de la courbure du cristallin liée à une rigidité accrue de ce dernier et à des modifications de la tension du complexe zonule - muscle ciliaire, ainsi qu'à des modifications de la rigidité de la paroi oculaire, qui nous empêche de focaliser les objets de près et nous oblige donc à porter des lunettes de lecture après 45 ans.


La pupille: le diaphragme de l'oeil

La pupille est une structure virtuelle constituée de l'espace libre au centre de l'iris. Ce dernier situé en avant du cristallin, donne sa couleur à l'oeil. Il comprend deux groupes de muscles. Un groupe avec des fibres radiaires (disposées comme les rayons d'une roue), élargit la pupille; l'autre avec des fibres circulaires la rétrécit. Leur action modifie le diamètre de la pupille et donc régule la quantité de lumière qui entre dans l'oeil, comme le diaphragme d'un appareil photo détermine le diamètre d'ouverture de l'objectif.


La rétine: le film photographique de l'oeil

La rétine va transformer l’image de notre environnement, qu’elle reçoit sous la forme de signaux lumineux, en impulsions électriques. Elle nous permet, non seulement de percevoir notre environnement dans des conditions de luminosité qui vont de la lumière des étoiles à la lumière du soleil, mais encore de percevoir les couleurs en différenciant les diverses longueurs d'ondes qui la composent et d’individualiser un cheveu ou un grain de poussière à quelques mètres de distance. La rétine est une structure lamellaire de l’épaisseur d’un quart de millimètre (250 pm). Elle est constituée de 3 couches de neurones séparées par deux couches qui contiennent les terminaisons nerveuses de ces cellules et leurs synapses. La couche la plus interne contient les cellules ganglionnaires, qui vont transmettre au cerveau l'information visuelle après qu'elle aura été transformée de lumière en impulsion électrique par les photorécepteurs. Ces derniers forment la couche de cellules la plus externe de la rétine. Les photorécepteurs sont le lieu de la transformation de l’énergie lumineuse en impulsions électriques. Ils contiennent un pigment photosensible, qui réagit à la lumière. Lorsque la lumière est absorbée par les photorécepteurs rétiniens, le photopigment subit une modification chimique et l’énergie lumineuse est transformée en énergie électrique. Il est ensuite régénéré par un processus complexe, nécessitant l’aide d’autres cellules. On distingue deux types de photorécepteurs: les cônes et les bâtonnets. Les bâtonnets, qui sont plus nombreux que les cônes nous permettent de voir dans la pénombre mais sont inactivés en pleine lumière. Les cônes par contre ne répondent pas aux basses intensités lumineuses, mais sont responsables de la capacité de distinguer les détails fins ainsi que de la vision des couleurs.


Que devient l'information visuelle après avoir été enregistrée par l'oeil?

Après avoir été convertie en impulsions électriques, l’information visuelle est transmise via un ou plusieurs relais à la couche neuronale la plus interne de la rétine qui contient les cellules ganglionnaires, dont les axones se réunissent en faisceau au niveau du disque optique et laissent l’oeil en formant le nerf optique. Les deux nerfs optiques (un par oeil) se rejoignent et s’unissent au niveau du chiasma optique où les fibres provenant de la moitié nasale de chaque oeil croisent la ligne médiane. De là, les fibres nerveuses rejoignent le cerveau via le tractus optique puis le corps genouillé latéral où se situe un relais. De là, elles se projettent via les radiations optiques jusqu’au cortex visuel occipital.


L'élaboration de l'information visuelle au niveau cérébral

Au niveau du cortex occipital les informations sont classées selon leur nature (mouvement, forme, couleur, distance) et l'image de notre environnement reconstruite puis transmise au cortex associatif pour finalement émerger au niveau conscient et nous donner la perception de notre environnement telle que nous la connaissons. Remarquons que, en raison du croisement d'une partie des fibres nerveuses au niveau du chiasma, les informations en provenance de notre droite (champ visuel droit) sont perçues par le cerveau gauche et vice-versa. A noter que les informations en provenance de la fovea sont envoyées aux deux hémisphères cérébraux, ce qui fait que généralement une atteinte causant une perte d'un côté du champ visuel telle qu'on peut la rencontrer dans le cadre d'une attaque cérébrale ne va pas affecter la vision centrale.