Le nerf optique
La rétine
La fonction de l’œil est de recevoir et de transformer l'énergie lumineuse en influx nerveux qui sont transmis au cerveau. L’œil est constitué de plusieurs couches dont la choroïde, la rétine et le sclérotique . Dans un œil normal, les rayons lumineux qui pénètrent l’œil sont d'abord déviés par la cornée, puis le cristallin les fait converger sur la rétine. Les cellules rétiniennes transforment cette lumière en influx nerveux.
Le fonctionnement de l’œil humain
L'iris
Les ajustements pour une focalisation des objets à toutes les distances se font par le cristallin. Pour les objets de près, le cristallin se bombe alors que pour les objets situés plus loin, il devient plus plat : c'est sa "position" de repos, d'où notre facilité à voir de loin.
Le cristallin
La rétine, située sur la paroi interne de l’œil est une membrane assez mince (0.2 mm). Elle nous permet de distinguer une lumière très faible à une distance de 10 kilomètres, même dans l'obscurité. Elle est composé de cônes qui analysent la lumière et les bâtonnets qui interprètent les couleurs d'une image en la décomposant en 3 couleurs qui correspondent aux couleurs primaires (rouge, bleu, vert). Elle est collée contre la choroïde et forme le nerf optique à l'arrière de l’œil. La rétine transforme l'énergie lumineuse en énergie électrique qui permet au cerveau de recevoir l'information et de la traduire.
Le nerf optique (4mm de diamètre pour 5cm de long) permet au cerveau d'enregistrer, d'interpréter et de traduire les images en distribuant les informations reçues par les yeux vers le cerveau (au niveau du cortex visuel).
La lumière pénètre dans l’œil grâce à la cornée, qui joue un rôle important dans la focalisation de la lumière sur la rétine. Pour accomplir son travail parfaitement, elle doit être propre et transparente en permanence. Ce sont les paupières qui assurent cette propreté grâce aux clignements et à la sécrétion lacrymale.
Le système nerveux : système de communication
Les neurones sont spécialisé dans la modélisation et la conduction d'un message d'un point à un autre dans l'organisme (le message constitue le potentiel d'action).
Ils sont parcourus en permanence par des décharges électriques et ils peuvent détecter de petits courants électriques qu'ils transmettent à d'autres cellules. Un neurone possède, comme plusieurs cellules du corps, un noyau et une membrane. Néanmoins, il se démarque par de longs filaments appelés les dendrites et les axones (le plus souvent, il n'y a qu'un seul axone et plusieurs dendrites). Les dendrites reçoivent le signal et elles les envoient à la cellule. Il déclenche alors (pas toujours) un signal-relais qui parcourt l'axone et les dendrites des autres neurones.
Les cellules qui transmettent le message sont les cellules nerveuses. Les tuyaux sont chargés positivement, mais sous l'action de la lumière, le message se dirige dans le sens inverse du sens initial. Un tuyau est constitué d'une pompe qui permet l'entrée et la sortie des ions : par exemple une bouffée de Na+ annule la différence de potentiel. A l'inverse, s'il a une bouffée d'Ak+, la différence du potentiel s'équilibre. Ces mécanismes créent un potentiel d'action qui se propage car, celui-ci est chargé négativement. En effet, cette charge négative est attirée par les charges positives.
Comment le cerveau interprète-t-il l'image ?
Premièrement, le cerveau reçoit les images inversées et monochromes. Afin de corriger cette monochromie, celui-ci va simuler les couleurs grâce à une mémorisation à court terme et pour que l'image soit entièrement en couleur, le cerveau doit reconstituer toutes les couleurs mémorisées.
Lorsque l'objet est plus proche, le cristallin doit devenir plus convergent afin que l'image se forme toujours sur la rétine. Il se bombe, donc sa distance focale diminue et sa vergence augmente. Lorsque nous observons un objet au loin, l’œil n'a aucun effort à faire, car la distance focale du cristallin est telle que l'image se forme au niveau de la rétine : l’œil est alors au repos.
La sclérotique agit comme une enveloppe de protection blanche et résistante qui recouvre une grande partie de la surface de l’œil. Elle est responsable de la rigidité de l’œil ainsi que de sa couleur banche.
La choroïde est une couche vasculaire noire qui recouvre environ trois cinquième de la partie postérieure du globe oculaire. Elle possède beaucoup de vaisseaux sanguins pour nourrir les photorécepteurs de la rétine et absorbe les rayons lumineux inutiles pour la vision.
La sclérotique
La choroïde
La cornée est une partie transparente du globe oculaire qui fait entre 0,55 et 0,8 mm d'épaisseur et qui assure 80% de la réfraction. La cornée ne possède pas de vaisseaux sanguins, mais elle est nourrie par l'humeur aqueuse. Elle contient 78% d'eau en permanence grâce à des larmes fournies par les glandes lacrymales et dont les paupières répartissent sur toute la surface par leurs battements.
La cornée
Où les images se forment-elles ?
Dans la vision, la fovéa joue un rôle important puisqu'il s'agit d'une zone de la rétine où la vision des détails est la plus précise. La fovéa correspond à une petite tâche à cause de l'importante densité des cônes qu'elle contient. Cette densité nous permet d'avoir une très bonne résolution optique alors que les bâtonnets, situés en-dehors de la fovéa, permettent d'avoir une impression globale du champ de vision et de distinguer plusieurs contrastes, car ceux-ci ne réagissent seulement qu'à l'intensité lumineuse.
Fovéa
Vision binoculaire
Les deux yeux envoient au cerveau une image de leur point de vue. En recevant les deux images rétiniennes, il fusionne les deux images transmises par les yeux pour ne rendre au final qu'une seule image : c'est la vision binoculaire. Cette fonction assure la perception du relief et de la profondeur.
Perception du mouvement
En plus de la perception du relief et de la profondeur, le cerveau assure également la perception du mouvement. Cette fonction est possible grâce à la persistance des images sur la rétine. En effet, lorsque l'objet est dans une position différente de la première, le cerveau interprète l'image comme un déplacement.
Ces informations parviennent jusqu'au cortex visuel. Le cortex visuel, constitué de plusieurs régions, occupe 15% de la surface cérébral. L'aire primaire analyse les images avant de les renvoyer dans les autres aires. Chacune des aires visuelles traitent une partie de l'image bien précise.
Comment l'information est-elle transmise au cerveau ?
Lorsque la lumière pénètre la rétine, elle devient un signal électrochimique qui va se décomposer en plusieurs étapes, selon les couches de cellules qui composent la rétine. Les premiers photo-récepteurs sont les cônes et les bâtonnets. Les bâtonnets, environ 120 millions par œil chez l'être humain, analysent l'intensité lumineuse. Ils constituent 95% des cellules photo-réceptives de la rétine. Néanmoins, ce sont les cônes, au nombre de 5 millions par œil, qui s'occupent de rendre la résolution optique optimale.
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Ils transmettent ensuite l'information à des cellules bipolaires (ou neurones bipolaires). C'est là où apparaissent des potentiels d'action qui correspondent à des influx nerveux. Leur rôle est de transmettre les informations jusqu'au cerveau grâce au nerf optique. A cet endroit se trouvent les axones des cellules ganglionnaires. Les cellules ganglionnaires peuvent être divisées en trois catégories : celles de grandes tailles sont capables de détecter les changements de contraste et le mouvement. Parmi les petites cellules, il y a celles qui analysent la forme et le détail et celles capables de mesurer un contraste chromatique. Ce sont donc, pour finir, les cellules ganglionnaires qui envoient les messages au cerveau.
Pour simplifier, toutes les informations sont traités sous forme de messages nerveux et sont transmis au cerveau via les nerfs optiques grâce à des terminaisons synaptiques. Avant de reconduire les messages au cerveau, les informations passent en un point nommé le chiasma optique, qui est une zone où les deux nerfs optiques se croisent. Il recompose alors l'image en message visuel.
Comme sur le schéma à droite, le cortex visuel est divisé en cinq aires (V1 à V5). Ces aires travaillent ensemble afin de former une seule image précise. Pour cela, chaque aire a un rôle bien précis :
L’aire V1, le cortex visuel primaire, reçoit les messages visuels. Il les analyse et les transfères aux autres aires.
L’aire V2 s'occupe de la perception des contours, des couleurs, de l’orientation de l'image et, des textures.
L’aire V3 analyse la forme d’un objet immobile et les distances.
L’aire V4 traite la forme d’un objet coloré.
L’aire V5 travaille sur la perception des mouvements.
Cependant, il existe des anomalies visuelles comme l'hypermétropie ou encore la myopie.
La cause de l'hypermétropie est dû à un œil trop court, la plupart du temps. Ainsi, l'image d'un objet éloigné se forme en arrière de la rétine. Une personne hypermétrope aura donc des difficultés pour lire, voir de près et, à l'inverse, il voit bien de loin.
L'hypermétropie
La myopie
La myopie est l'inverse de l'hypermétropie car, le globe oculaire est trop long. Alors que l'image doit se former sur la rétine, l'image se forme en avant de la rétine chez une personne myope et, c'est pour cette raison qu'il verra l'objet floue.
