36.5 : Vision
- Page ID
- 189579
Compétences à développer
- Expliquer en quoi les ondes électromagnétiques diffèrent des ondes sonores
- Tracez le trajet de la lumière à travers l'œil jusqu'à la pointe du nerf optique
- Expliquez l'activité tonique telle qu'elle se manifeste dans les photorécepteurs de la rétine
La vision est la capacité de détecter les motifs lumineux provenant de l'environnement extérieur et de les interpréter en images. Les animaux sont bombardés d'informations sensorielles, et le simple volume d'informations visuelles peut être problématique. Heureusement, les systèmes visuels des espèces ont évolué pour répondre aux stimuli les plus importants. L'importance de la vision pour les humains est également confirmée par le fait qu'environ un tiers du cortex cérébral humain est consacré à l'analyse et à la perception de l'information visuelle.
Lumière
Comme pour les stimuli auditifs, la lumière se déplace par vagues. Les ondes de compression qui composent le son doivent se déplacer dans un milieu : un gaz, un liquide ou un solide. En revanche, la lumière est composée d'ondes électromagnétiques et n'a besoin d'aucun support ; la lumière peut se déplacer dans le vide (Figure\(\PageIndex{1}\)). Le comportement de la lumière peut être discuté en termes de comportement des ondes et également en termes de comportement de l'unité fondamentale de la lumière, un paquet de rayonnement électromagnétique appelé photon. Un coup d'œil sur le spectre électromagnétique montre que la lumière visible pour les humains ne représente qu'une petite partie de l'ensemble du spectre, qui inclut les rayonnements que nous ne pouvons pas voir sous forme de lumière parce qu'ils se situent en dessous de la fréquence de la lumière rouge visible et au-dessus de la fréquence de la lumière violette visible.
Certaines variables sont importantes lorsqu'il s'agit de la perception de la lumière. La longueur d'onde (qui varie inversement avec la fréquence) se manifeste sous forme de teinte. La lumière à l'extrémité rouge du spectre visible a des longueurs d'onde plus longues (et est de fréquence plus basse), tandis que la lumière à l'extrémité violette a des longueurs d'onde plus courtes (et est de fréquence plus élevée). La longueur d'onde de la lumière est exprimée en nanomètres (nm) ; un nanomètre correspond à un milliardième de mètre. Les humains perçoivent une lumière comprise entre 380 nm et 740 nm environ. Certains autres animaux peuvent toutefois détecter des longueurs d'onde hors de portée humaine. Par exemple, les abeilles voient la lumière proche de l'ultraviolet afin de localiser les guides du nectar sur les fleurs, et certains reptiles non aviaires détectent la lumière infrarouge (chaleur émise par les proies).
L'amplitude des ondes est perçue comme une intensité lumineuse ou une luminosité. L'unité standard d'intensité de la lumière est la candela, qui correspond approximativement à l'intensité lumineuse d'une bougie ordinaire.
Les ondes lumineuses parcourent 299 792 km par seconde dans le vide (et un peu plus lentement dans divers milieux tels que l'air et l'eau), et ces ondes arrivent à l'œil sous forme d'ondes longues (rouges), moyennes (vertes) et courtes (bleues). Ce que l'on appelle « lumière blanche » est une lumière perçue comme blanche par l'œil humain. Cet effet est produit par la lumière qui stimule de manière égale les récepteurs de couleur de l'œil humain. La couleur apparente d'un objet est la couleur (ou les couleurs) que l'objet reflète. Ainsi, un objet rouge réfléchit les longueurs d'onde rouges dans une lumière mixte (blanche) et absorbe toutes les autres longueurs d'onde de lumière.
Anatomie de l'œil
Les cellules photoréceptives de l'œil, où se produit la transduction de la lumière en impulsions nerveuses, sont situées dans la rétine (illustrée sur la figure\(\PageIndex{2}\)) sur la surface interne de l'arrière de l'œil. Mais la lumière ne pénètre pas intacte sur la rétine. Il passe à travers d'autres couches qui le traitent afin de pouvoir être interprété par la rétine (Figure\(\PageIndex{2}\) b). La cornée, la couche transparente avant de l'œil et le cristallin, une structure convexe transparente située derrière la cornée, réfractent (courbent) la lumière pour focaliser l'image sur la rétine. L'iris, visible comme la partie colorée de l'œil, est un anneau musculaire circulaire situé entre le cristallin et la cornée qui régule la quantité de lumière pénétrant dans l'œil. Dans des conditions de lumière ambiante élevée, l'iris se contracte, réduisant ainsi la taille de la pupille en son centre. Dans des conditions de faible luminosité, l'iris se détend et la pupille s'agrandit.
Exercice
Laquelle des affirmations suivantes concernant l'œil humain est fausse ?
- Les bâtonnets détectent la couleur tandis que les cônes détectent uniquement les nuances de gris
- Lorsque la lumière pénètre dans la rétine, elle traverse les cellules ganglionnaires et les cellules bipolaires avant d'atteindre les photorécepteurs situés à l'arrière de l'œil.
- L'iris ajuste la quantité de lumière qui entre dans l'œil.
- La cornée est une couche protectrice située à l'avant de l'œil.
- Réponse
-
UN
La principale fonction du cristallin est de focaliser la lumière sur la rétine et la fovéa centralis. L'objectif est dynamique et concentre et recentre la lumière lorsque l'œil repose sur des objets proches et éloignés dans le champ visuel. Le cristallin est actionné par des muscles qui l'étirent à plat ou lui permettent de s'épaissir, en modifiant la distance focale de la lumière qui le traverse pour la focaliser nettement sur la rétine. L'âge entraîne une perte de flexibilité du cristallin et une forme d'hypermétropie appelée presbytie. La presbytie se produit parce que l'image se concentre derrière la rétine. La presbytie est un déficit similaire à un autre type d'hypermétropie appelé hypermétropie causé par un globe oculaire trop court. Pour les deux défauts, les images de loin sont claires, mais les images proches sont floues. La myopie (myopie) survient lorsqu'un globe oculaire est allongé et que le focus de l'image se situe devant la rétine. Dans ce cas, les images au loin sont floues mais les images proches sont claires.
Il existe deux types de photorécepteurs dans la rétine : les bâtonnets et les cônes, nommés d'après leur apparence générale, comme illustré à la figure\(\PageIndex{3}\). Les bâtonnets sont fortement photosensibles et sont situés sur les bords extérieurs de la rétine. Ils détectent la faible luminosité et sont principalement utilisés pour la vision périphérique et nocturne. Les cônes sont faiblement photosensibles et sont situés près du centre de la rétine. Ils réagissent à la lumière vive et jouent un rôle principal dans la vision diurne des couleurs.
La fovéa est la région située au centre de l'arrière de l'œil qui est responsable de la vision aiguë. La fovéa a une densité élevée de cônes. Lorsque vous portez votre regard vers un objet pour l'examiner attentivement sous une lumière vive, les yeux s'orientent de telle sorte que l'image de l'objet tombe sur la fovéa. Toutefois, lorsque l'on observe une étoile dans le ciel nocturne ou un autre objet dans des conditions de faible luminosité, l'objet peut être mieux vu par la vision périphérique, car ce sont les bâtonnets situés sur les bords de la rétine, plutôt que les cônes au centre, qui fonctionnent mieux en cas de faible luminosité. Chez l'homme, les cônes sont bien plus nombreux que les bâtonnets dans la fovéa
Lien vers l'apprentissage
Passez en revue la structure anatomique de l'œil en cliquant sur chaque partie pour vous entraîner à l'identifier.
Transduction de la lumière
Les bâtonnets et les cônes sont le site de la transduction de la lumière vers un signal neuronal. Les bâtonnets et les cônes contiennent des photopigments. Chez les vertébrés, le principal photopigment, la rhodopsine, comporte deux parties principales Figure
Visionnez cette présentation interactive pour découvrir ce que vous avez appris sur le fonctionnement de la vision.
Résumé
La vision est le seul sens sensible à la photo. La lumière visible se déplace par vagues et ne représente qu'une très petite tranche du spectre du rayonnement électromagnétique. Les ondes lumineuses diffèrent en fonction de leur fréquence (longueur d'onde = teinte) et de leur amplitude (intensité = luminosité).
Dans la rétine des vertébrés, il existe deux types de récepteurs de lumière (photorécepteurs) : les cônes et les bâtonnets. Les cônes, qui sont à l'origine de la vision des couleurs, existent sous trois formes : L, M et S, et ils sont sensibles de manière différentielle aux différentes longueurs d'onde. Les cônes sont situés dans la rétine, de même que les récepteurs achromatiques (bâtonnets) à faible luminosité. Les cônes se trouvent dans la fovéa, la région centrale de la rétine, tandis que les bâtonnets se trouvent dans les régions périphériques de la rétine.
Les signaux visuels se déplacent de l'œil vers les axones des cellules ganglionnaires de la rétine, qui constituent les nerfs optiques. Les cellules ganglionnaires se déclinent en plusieurs versions. Certains axones des cellules ganglionnaires transmettent des informations sur la forme, le mouvement, la profondeur et la luminosité, tandis que d'autres axones transportent des informations sur la couleur et les détails fins. Les informations visuelles sont envoyées aux collicules supérieurs du mésencéphale, où se déroulent la coordination des mouvements oculaires et l'intégration des informations auditives. Des informations visuelles sont également envoyées au noyau suprachiasmatique (SCN) de l'hypothalamus, qui joue un rôle dans le cycle circadien.
Lexique
- candela
- (cd) unité de mesure de l'intensité lumineuse (luminosité)
- circadien
- décrit un cycle temporel d'une durée d'environ un jour
- cône
- neurone chromatique en forme de cône faiblement photosensible situé dans la fovéa de la rétine, qui détecte la lumière vive et est utilisé dans la vision des couleurs diurne
- cornée
- couche transparente sur le devant de l'œil qui aide à focaliser les ondes lumineuses
- fovéa
- région au centre de la rétine avec une forte densité de photorécepteurs et responsable de la vision aiguë
- hypermétropie
- (également, hypermétropie) défaut visuel dans lequel le focus de l'image se situe derrière la rétine, rendant ainsi les images de loin claires, mais les images rapprochées floues
- iris
- muscle circulaire pigmenté situé à l'avant de l'œil qui régule la quantité de lumière pénétrant dans l'œil
- lentille
- structure transparente et convexe située derrière la cornée qui aide à focaliser les ondes lumineuses sur la rétine
- myopie
- (également, myopie) défaut visuel dans lequel le focus de l'image se situe devant la rétine, rendant ainsi les images de loin floues, mais les images rapprochées claires
- presbytie
- défaut visuel dans lequel le focus de l'image se situe derrière la rétine, rendant ainsi les images de loin claires, mais les images rapprochées floues ; causé par des modifications du cristallin liées à l'âge
- élève
- petite ouverture par laquelle la lumière entre
- rétine
- couche de cellules photoréceptives et de soutien sur la surface interne de l'arrière de l'œil
- rhodopsine
- principal photopigment chez les vertébrés
- barre
- neurone cylindrique achromatique, fortement photosensible situé sur les bords extérieurs de la rétine, qui détecte la faible luminosité et est utilisé dans la vision périphérique et nocturne
- colliculus supérieur
- structure appariée dans la partie supérieure du mésencéphale, qui gère les mouvements oculaires et l'intégration auditive
- noyau suprachiasmatique
- groupe de cellules de l'hypothalamus qui joue un rôle dans le cycle circadien
- activité tonique
- dans un neurone, légère activité continue au repos
- vision
- sens de la vue