Anatomie du système visuel

L’œil est le principal organe sensoriel impliqué dans la vision (figure 1). Les ondes lumineuses sont transmises à travers la cornée et entrent dans l’œil par la pupille. La cornée est le revêtement transparent de l’œil. Elle sert de barrière entre l’intérieur de l’œil et le monde extérieur et participe à la focalisation des ondes lumineuses qui entrent dans l’œil. La pupille est la petite ouverture dans l’œil par laquelle passe la lumière. La taille de la pupille peut changer en fonction des niveaux de lumière et de l’excitation émotionnelle. Lorsque la luminosité est faible, la pupille se dilate pour laisser entrer plus de lumière dans l’œil. Lorsque les niveaux de luminosité sont élevés, la pupille se resserre, ou devient plus petite, pour réduire la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil. La taille de la pupille est contrôlée par des muscles qui sont reliés à l’iris, qui est la partie colorée de l’œil.

Figure 1. L’anatomie de l’œil est illustrée dans ce schéma.

Après avoir traversé la pupille, la lumière traverse le cristallin, une structure incurvée et transparente qui sert à fournir une mise au point supplémentaire. Le cristallin est attaché à des muscles qui peuvent modifier sa forme pour aider à focaliser la lumière qui est réfléchie par des objets proches ou éloignés. Chez une personne ayant une vision normale, le cristallin focalise parfaitement les images sur une petite cavité située au fond de l’œil, appelée fovéa, qui fait partie de la rétine, la membrane sensible à la lumière de l’œil. La fovéa contient des cellules photoréceptrices spécialisées très denses (figure 2). Ces cellules photoréceptrices, appelées cônes, sont des cellules qui détectent la lumière. Les cônes sont des types spécialisés de photorécepteurs qui fonctionnent mieux dans des conditions de lumière vive. Les cônes sont très sensibles aux détails aigus et fournissent une énorme résolution spatiale. Ils sont également directement impliqués dans notre capacité à percevoir les couleurs.

Alors que les cônes sont concentrés dans la fovéa, où les images ont tendance à être focalisées, les bâtonnets, un autre type de photorécepteur, sont situés dans tout le reste de la rétine. Les bâtonnets sont des photorécepteurs spécialisés qui fonctionnent bien dans des conditions de faible éclairage, et bien qu’ils n’aient pas la résolution spatiale et la fonction de couleur des cônes, ils sont impliqués dans notre vision dans des environnements faiblement éclairés ainsi que dans notre perception des mouvements à la périphérie de notre champ visuel.

Figure 2. Les deux types de photorécepteurs sont représentés sur cette image. Les cônes sont colorés en vert et les bâtonnets en bleu.

Nous avons tous fait l’expérience des différentes sensibilités des bâtonnets et des cônes lors de la transition d’un environnement très éclairé à un environnement peu éclairé. Imaginez que vous alliez voir un film à grand succès par une belle journée d’été. Lorsque vous passez du hall d’entrée très éclairé à la salle obscure, vous remarquez que vous avez immédiatement du mal à voir quoi que ce soit. Après quelques minutes, vous commencez à vous habituer à l’obscurité et vous pouvez voir l’intérieur de la salle. Dans l’environnement lumineux, votre vision était principalement dominée par l’activité des cônes. Lorsque vous passez à l’environnement sombre, l’activité des bâtonnets domine, mais il y a un retard dans la transition entre les deux phases. Si vos bâtonnets ne transforment pas la lumière en impulsions nerveuses aussi facilement et efficacement qu’ils le devraient, vous aurez des difficultés à voir en faible lumière, une condition connue sous le nom de cécité nocturne.

Les bâtonnets et les cônes sont connectés (via plusieurs interneurones) aux cellules ganglionnaires rétiniennes. Les axones des cellules ganglionnaires rétiniennes convergent et sortent par l’arrière de l’œil pour former le nerf optique. Le nerf optique transporte les informations visuelles de la rétine au cerveau. Il existe un point du champ visuel appelé « tache aveugle » : Même lorsque la lumière d’un petit objet est focalisée sur la tache aveugle, nous ne la voyons pas. Nous ne sommes pas conscients de nos angles morts pour deux raisons : Premièrement, chaque œil a une vue légèrement différente du champ visuel ; par conséquent, les angles morts ne se chevauchent pas. Deuxièmement, notre système visuel remplit la tache aveugle de sorte que, bien que nous ne puissions pas répondre aux informations visuelles qui se produisent dans cette partie du champ visuel, nous ne sommes pas non plus conscients que des informations manquent.

Le nerf optique de chaque œil fusionne juste en dessous du cerveau à un point appelé le chiasma optique. Comme le montre la figure 3, le chiasma optique est une structure en forme de X qui se trouve juste en dessous du cortex cérébral, à l’avant du cerveau. Au point du chiasma optique, l’information du champ visuel droit (qui provient des deux yeux) est envoyée au côté gauche du cerveau, et l’information du champ visuel gauche est envoyée au côté droit du cerveau.

Figure 3. Cette illustration montre le chiasma optique à l’avant du cerveau et les voies vers le lobe occipital à l’arrière du cerveau, où les sensations visuelles sont traitées en perceptions significatives.

Une fois à l’intérieur du cerveau, les informations visuelles sont envoyées via un certain nombre de structures vers le lobe occipital à l’arrière du cerveau pour être traitées. L’information visuelle peut être traitée par des voies parallèles que l’on peut généralement décrire comme la voie « quoi » (voie ventrale) et la voie « où/comment » (voie dorsale). Le « what pathway » est impliqué dans la reconnaissance et l’identification des objets, tandis que le « where/how pathway » est impliqué dans la localisation dans l’espace et la manière dont on peut interagir avec un stimulus visuel particulier (Milner & Goodale, 2008 ; Ungerleider & Haxby, 1994). Par exemple, lorsque vous voyez une balle rouler dans la rue, le « what pathway » identifie ce qu’est l’objet, et le « where/how pathway » identifie sa localisation ou son mouvement dans l’espace.