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Chapitre 3��Chaîne de perception visuelle��

PLAN Chaîne de perception visuelle!

1. Anatomie 1.1 L’œil 1.2 La rétine 1.3 Système nerveux central

2. Milieux transparents de l’œil 2.1 Optique géométrique 2.2 Description dioptrique de l’œil 2.3 Fonctionnement de l’œil emmétrope

2.3.1. Vision à l’infini et ponctum remotum 2.3.2. Accommodation et ponctum proximum

2.4 Acuité visuelle 2.4.1.Définition 2.4.2. Facteurs de variation de l’acuité visuelle 2.4.3. Topographie rétinienne 2.4.4. Amblyopie

PLAN (suite)

3. La rétine

3.1 Étape photochimique 3.1.1 Pourpre rétinien 3.1.2 Pigments des cônes

3.2 Étape électrophysiologique

4. voies et centres visuels

Chaîne de perception visuelle!

I. ANATOMIE

1.1. L’œil

corps vitrécristallin

papille

fovéa

côté nasal

nerf optique

rétinechoroïdepupille

iris

muscle extrinsèque interne

muscle extrinsèque externe

corps ciliairehumeur aqueuse

cornée transparente

sillon scléroidecirculaire

zonule de Zinn sclérotique

côté temporal

Chaîne de perception visuelle!Anatomie!L’œil!

1.1. L’œil (suite) Chaîne de perception visuelle!Anatomie!L’œil!

Cristallin

Corps ciliaireCorps vitré

Nerfoptique

RétineChoroïde

Zonule de Zinn

Iris

Cils

PupilleCornée

Paupièresupérieure

Paupièreinférieure

Muscle droit inférieur

Muscle droit supérieur

Muscle releveur de lapaupière supérieurOs frontal

Graisse orbitaire

Sclérotique

Sourcils

Humeuraqueuse

1.1. L’œil (suite)

Paroi : formée de 3 tuniques

- externe (fibreuse) :

sclérotique, transparente en avant (cornée)

- moyenne (vasculaire) :

choroïde, corps ciliaire et iris.

- interne (nerveuse) :

rétine ( -> nerf optique)


Pr. Motta / dept. of anatomy / university, "la sapienza", Rome

Microscopie électroniquex520 ( 6x7 cm)

Paroi moyenne (vasculaire)

• Choroïde

Rôle : nutritionel�� oxygénation��

Ses pigments absorbent les rayons lumineux ayant traversés la rétine et préviennent le phénomène de réflexion

Chaîne de perception visuelle!Anatomie!L’œil!1.1. L’œil (suite)


Microscopie électroniquex520

Paroi moyenne (vasculaire)

• Iris d’un œil humain

La pupille (bleu) L'iris (mauve) Cils nourriciers (rouge) sites d'attachement des Filaments suspenseurs (vert et jaune) du cristallin




Paroi moyenne (vasculaire)!

• Cils suspenseurs du cristallin

Cils suspenseurs (bleu) du cristallin (marron) Les fibres zonulaires (jaune)!


Paroi interne (nerveuse) : rétine (qui donne naissance au nerf optique)

La rétine centrale, zone de la rétine où se forment l’image d’un point que l’on regarde.

• Fovéa centralis :

• Région parafovéale et périfovéale :

Prédominance des cônes, apparition progressive des bâtonnets

La rétine périphérique : uniquement des bâtonnets!


- à l’intersection axe visuel-rétine - sa partie la plus centrale ou fovéola est constituée uniquement de cônes et représente la zone la plus discriminative de la rétine (AV=10/10ème)


Fovéa : zone de la rétine où se forme l’image d’un point que l’on regarde.


5°Axe optique

Axe visuel

Côté temporal

Côté nasal

FovéaNN'


Axe optique


Plus les axes optiques divergent plus les yeux sont latéraux


Le diaphragme pupillaire :


Fermeture de la pupille

Ouverture de la pupille

0 8 16 24 3223

4

56

7

8

Diamètre pupillaire(en mm)

Temps en s

• Variation entre 3 et 8 mm • Après éblouissement :

fermeture rapide • Ouverture plus lente à l’obscurité

• Si mydriase : sortie des approximations de Gauss (dioptre sphérique stigmatique) • Si Myosis très serré : flou de diffraction

La cavité oculaire

corps vitré cristallin

côté nasal

humeur aqueuse zonule de Zinn

côté temporal


humeur vitrée


Cellules du cristallin d’un œil humain




La transparence est due :

• à l’absence de noyau • à la précision de l’arrangement cellulaire




Cellules du cristallin d’un œil humain

1.2 Structure nerveuse de la rétine Chaîne de perception visuelle!Anatomie!La rétine!

Sens de la lumière

Couche pigmentaire

Cônes et bâtonnetsLimitante externe

Granuleuse externe(corps cellulaires desrecepteurs)

Plexiforme externe(synapses)

Granuleuse interne(3 types de corpscellulaires)Plexiforme interne(synapses)

Cellules ganglionnaires

Nerf optique (axones)

Choroïde

Récepteurs

BipolairesAmacrinesHorizontales

Ganglionnaires

Organe sensoriel

Organe nerveux

Mitochondrie

Noyau

Cil

Espacecytoplasmique

Disques

Membraneplasmique

Vésiculessynaptiques

Segmentexterne

Segmentinterne

Synapseterminale

Segmentexterne

Segmentinterne

Synapseterminale

Chaîne de perception visuelle!Anatomie!Structure nerveuse de la rétine!

1.21. Les récepteurs

Cône Bâtonnet

Topographie

Domaine de vision

Sensibilité Précision (acuité visuelle) Variance

Adaptation

Pigment

Cônes

Surtout à la fovéa

Diurne = photopique

Faible Forte

Vision trivariante (colorée)

Faible Rapide

3 pigments distincts

Bâtonnets

Rétine périphérique (uniquement)

Nocturne = scotopique

Forte sauf au rouge Faible

Vision univariante (non colorée)

Importante Lente

1 seul : rhodopsine

1.21. Les récepteurs (suite) Chaîne de perception visuelle!Anatomie!La rétine!

1.21. Les récepteurs (suite) Chaîne de perception visuelle!Anatomie!La rétine!

Bâtonnets (130 millions) - absents au niveau de la fovéa - uniformes

Cônes (6 à 7 millions) - très nombreux à la fovéa - polymorphes

Bâtonnets

Acuité visuelle Point aveugle

Bâtonnets

CônesCônes0° 20° 40° 60° 80°20°40°60°

20 000

40 000

100 000

120 000

180 000

0,2

0,6

1

1,4

Nom

bre

de ré

cept

eurs

/mm

2 !

Acu

ité v

isuel

le!

Vue en détails d'un bâtonnet.


• Une pigmentation spéciale qui se trouve sur la partie supérieure des bâtonnets est très sensible à la lumière.

• L'absorption de la lumière par ces pigments enclenche une série de réactions chimiques permettant à des impulsions nerveuses de se rendre de l'œil jusqu'au cerveau

1.21. Les récepteurs (suite)


1.21. Les récepteurs (suite) Les cônes Les bâtonnets

Les cônes et les bâtonnets.

• Les cônes sont en forme de bulbes • les bâtonnets plus minces, sont situés entre les cônes.

cône

bâtonnet

Microphotographie d'après Friedhoff et Benzon, 1991


1.21. Les récepteurs (suite)

1.2.2 Les voies de transmission Chaîne de perception visuelle!Anatomie!Structure nerveuse de la rétine!

Neurone 1 : cellules bipolaires - certaines en connexion avec un nombre limité de cônes

(parfois seulement avec un cône) - d’autres avec des cônes et des bâtonnets

Neurone 2 : cellules ganglionnaires - certaines en connexion avec une seule cellule bipolaire et un seul cône. - axones : nerf optique

Cellules transversales (structure en réseau) - cellules horizontales entre cônes et bâtonnets - cellules amacrines entre bipolaires et ganglionnaires


La fovéa


Microscopie électroniquex520 ( 6x7 cm)

1.2.2 Les voies de transmission (suite)

Topographie


Cellules ganglionnaires

Fovéa Rétine périphérique

photorécepteurs

Cellules bipôlaires

territoire indépendant très étendu

1.2.2 Les voies de transmission (suite)

1.3. Système nerveux central Chaîne de perception visuelle!Anatomie!Système nerveux central!

Neurone 2 : nerfs optiques, chiasma optique.

Neurone 3 : neurone thalamo-cortical

Neurone 4 : intracortical

Tuberculesquadrijumeauxantérieurs

Aire visuelle primaire

•• ••

•• ••

Globe occulaire

Nerf optique(neurone 2)

Chiasma

Corps geniculéslatéraux(neurone 3)

Aire associée(neurone 4)Cortex occipitaux

1.3. Système nerveux central Chaîne de perception visuelle!Anatomie!Système nerveux central!

Bandelettes optiques

Corps genouillé latéral

Dorsal

nerfs optiques chiasma optiques

Voie magnocellulaire

Voie parvocellulaire

Ventral

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Optique géométrique!II . MILIEUX TRANSPARENTS DE L’ŒIL

2.1 Optique géométrique

spectre d'émission(lumière solaire) spectre transmis

Réfraction Réflexion Transmission

Diffusion Spectre de transmission d'une pomme

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Optique géométrique!2.1 Optique géométrique (suite)

Indice de réfraction : n = vitesse de la lumière dans le vide vitesse de la lumière dans ce milieu

Dioptre = surface séparant 2 milieux d’indice de réfraction différents • dévie un rayon qui ne le frappe pas perpendiculairement

Dioptre stigmatique • Objet ponctuel donne image ponctuelle. • Le point et l’image sont dits conjugués l’un de l’autre.

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Optique géométrique!2.1 Optique géométrique (suite)

Rappels

i1 = r

Loi de Descartes

n1 sin i1 = n2 sin i2

Dioptren1 n2

i1i2rrayon réfracté

rayonincident

rayonréfléchi

2.1 Optique géométrique (suite)

Approximation de Gauss

Le dioptre sphérique est stigmatique si le faisceau incident est : - étroit ( pinceau ) - peu incliné sur l’axe du dioptre - paracentral

Surface = calotte sphérique (S : sommet, C : centre optique, R : rayon de courbure du dioptre)

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Optique géométrique!

Propagationde la lumière

S C

Le dioptre sphérique

Faisceau trop large

Faisceau trop incliné Faisceau trop loin de l'axe

n1 < n2

A

CB

DE

n1 n2O I


Le dioptre n’est stigmatique que dans les cas D et E.


Approximation de Gauss

Le dioptre stigmatique


Foyers et distances focales


A C

B

R

A’

B’

S

Fi

Fo

Objet (O) Image (I)

SC SO SI

Sommet (S)

Origine n1 n2 + -

0


Foyers et distances focales

- L’image

Foyer image (point à l’infini) Foyer image réel (dioptre convergent) Foyer image virtuel (dioptre divergent )

Distance focale image

- L’objet

Foyer objet Distance focale objet


Foyerimage

Distancefocale image

• •

Foyerobjet

Distancefocale objet

• •Foyerobjet


• •Foyerobjet


• •

2.1 Optique géométrique (suite) Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Optique géométrique!

Les rayons remarquables

A C

B

R

A’

B’

S

Un rayon qui passe par le centre optique n’est pas dévié

Fi

Fo



Un rayon qui arrive parallèle à l’axe optique passe par le foyer image (Fi) du système

A C

B Fi

Fo R

A’

B’

S



Un rayon qui passe par le foyer objet (Fo) du système ressort parallèle à l’axe optique

A C

B

R

A’

B’

S

Fi

Fo


Puissance d’un dioptre :

• traduit l’importance de la déviation du faisceau

D = (n2 - n1)/ r (unité : Dioptrie, 1 dioptrie=1 m-1)

- n1 = 1 si air ou vide - r = rayon du dioptre (SC)

• Plus le dioptre est puissant, plus la distance focale image est courte.


A B

le dioptre B est plus puissant (et plus convergent) que le dioptre A


Convention de signe

- axe SC de gauche à droite (sens des rayons lumineux) - Origine des abscisses = S (sommet du dioptre) - Dioptre convergent : SC + (Puissance D +) - Dioptre divergent : SC - (Puissance D -)


Dioptre convergent Dioptre divergent

S C S C

Lentille convexe Lentille concave


Proximité P = 1/d

- Objet : Po = 1/do

- Image : Pi = 1/di

avec do et di = distances algébriques en m d’un objet et d’une image au dioptre.

Si le milieu d’indice n1 est l’air, les proximités Po et Pi sont liées par la relation :

Po + nPi = D


do di


Focale image et focale objet : relation avec la puissance du dioptre


€

n2SI

=n1SO

+n2 − n1( )SC

=n1SO

+D

€

n2SI

=n1SO

+D =n1−∞

+D = 0 +D

€

n2SI

= D ⇔ ʹ′ f = SI =n2D

€

n2SI

=n1SO

+D⇔n2∞

=n1SO

+D⇔n1SO

= −D⇔ SO = −n1D⇔ f = SO = −

n1D

f’ = n2 / D et f = - n1 / D


Le champ visuel


60° 100°

nasal temporal

70°

80°

haut

bas


Le champ visuel



Le champ visuel

Le champ binoculaire



La vision binoculaire


f1

M

C1 C2

f2

f : fovéa c : centres visuels


La vision binoculaire (suite)


f1 et f2 = points correspondants

α1 et α2

a1 et a2 = points correspondants

Images légèrement différentes

Relief

MA

a1

a2

α1 α2

f1 f2

C1 C2




f1 et f2 = points correspondants

B et C en dehors du cercle

b1 et b2 = points non correspondants c1 et c2 = points non correspondants

Image double

MA

a1

a2

α1 α2

f1 f2

C1 C2

B

b1b2

C

c1

c2

•

•

Cornée

Air

n = 1,377

n = 1 48 dioptries

le plus puissant

2.2. Les dioptres de l’œil (suite) Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Description dioptrique de l’œil.!

Cornée

Humeur aqueuse

n = 1,377

n = 1,336 faible puissance


Humeur aqueuse

n = 1,336

Cristallin

n = 1,42

puissance variable (jusqu’à +20 dioptries)


Cristallin

n = 1,42

Humeur vitrée

n = 1,336


2.2. Description dioptrique de l’œil. 2.2.1 Les dioptres de l’œil : (4)

Dioptre cornéen antérieur - sépare Air (n = 1) et Cornée (n = 1,377). - le plus puissant (48 dioptries) Dioptre cornéen postérieur - sépare Cornée et Humeur aqueuse (n = 1,336). - faible puissance Dioptre cristallinien antérieur - sépare Humeur aqueuse et Cristallin (n = 1,42). - puissance variable (jusqu’à +20 dioptries) Dioptre cristallinien postérieur - sépare Cristallin et Humeur vitrée (n = 1,336).

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Description dioptrique de l’œil.!

2.2.2 L’œil réduit de LISTING

= C’est l’ensemble des dioptres oculaires

= Système centré avec un axe optique commun

• Sommet à 2 mm en arrière de la face antérieure de la cornée

• Puissance : 60 dioptries

Indices extrêmes : n = 1 et n = 1,336

Rayon de courbure : 5,6 mm (ou 0,0056 m)

Centre optique (C) à 17 mm de la rétine (1/60 = 0,017).

C

17 mm5,6 mm

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Description dioptrique de l’œil.!

2.3. Fonctionnement de l’œil emmétrope.

Pour avoir une image nette de l’objet, il faut :

1) Que l’image d’un point soit un point (stigmatisme).

2) Que cette image se forme sur la rétine (accommodation).

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Fonctionnement de l’œil emmétrope.!

o i

n1 n2 n1 < n2

2.3. Fonctionnement de l’œil emmétrope. 2.3.1. Vision à l’infini et ponctum remotum (PR)

Ponctum remotum = point conjugué de la rétine pour l’œil au repos = point vu nettement sans accommodation

la puissance de l’œil est minimale D = D0 (Dmin)

œil normal (emmétrope) : PR à l’infini (> 5 m) œil amétrope : PR à distance finie - amétropie sphérique :

. myopie : image en avant de la rétine (dioptrie + ou excès de convergence) . hyperopie : image en arrière de la rétine (dioptrie - ou insuffisance de convergence)

- non sphérique : astigmatisme


2.3. Fonctionnement de l’œil emmétrope. 2.3.2. Accommodation et ponctum proximum (PP)

Accommodation : variation de la puissance de D0 à Dmax Amplitude maximale d’accommodation (limites de vision nette)

A = Dmax - D0.

Ponctum proximum (PP) = point conjugué de la rétine pour une accommodation max

A = P - R

R = Proximité du PR = D0 - D∞ = 0 (œil emmétrope) P = Proximité du PP = Dmax - D∞


2.3. Fonctionnement de l’œil emmétrope.

Mécanismes de l’accommodation = augmentation de la convergence du cristallin, grâce à l’augmentation simultanée :

- de sa courbure - de son indice de réfraction

Maladie de l’accommodation :

- Presbytie : A < 4 dioptries . sclérose du cristallin à partir de 45 ans . éloignement du PP (PR n’est pas altéré) . amplitudes d’accommodation : 14 dioptries à 8 ans 2 dioptries à 50 ans 0 dioptries à 70 ans . correction : verres sphériques convergents


2.3.3 Vision à l’infini �� et ponctum remotum (PR).

Maladie de l’accommodation : la presbytie (suite)


-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

-210 20 30 40 50 60 70 80 90

P.R.

age en année

ProximitéP.P.

Limite de lapresbytie 4

dioptries

2.4. Acuité visuelle (AV) 2.4.1. Définition = Pouvoir séparateur ou discriminateur de l’œil = L’inverse du plus petit angle sous lequel l’œil peut distinguer 2 points ou 2 lignes.

Cet angle = Minimum séparable : diamètre apparent minimal d’un objet vu distinctement (s’exprime en minutes d’arc)

AV = 1/α

AV : Acuité visuelle α : minimum séparable

AV = 1 lorsque le minimum séparable = 1 min. d’arc. AV est en pratique exprimé en dixième :

AV = 1 = 10/10

Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Acuité visuelle.!

2.4. Acuité visuelle (suite)

2.4.2. Facteurs de variation de l’acuité visuelle

Luminance (conditions d’éclairage) Contraste entre l’objet et son entourage Forme de l’objet Couleur de l’objet Temps d’exposition de l’objet Vision diurne ou nocturne


2.4. Acuité visuelle (suite)

2.4.3. Topographie rétinienne

Vision diurne :

- AV = 10/10 au niveau de la fovéa - décroît très rapidement dès qu’on s’en écarte Vision nocturne : - AV nulle à la fovéa - comprise entre 1/10 et 1/20 à la périphérie de la rétine

2.4.4. Amblyopie = abaissement pathologique de l’AV


1

1/101/20

fovéarégionpériphérique

régionpériphérique

acuitévisuelle

2.4. Acuité visuelle (suite) Chaîne de perception visuelle!Milieu transparents de l’œil!Acuité visuelle.!

Bâtonnets

Acuité visuelle Point aveugle

Bâtonnets

CônesCônes0° 20° 40° 60° 80°20°40°60°

20 000

40 000

100 000

120 000

180 000

0,2

0,6

1

1,4


Rayures distinguées par un homme ayant une vue normale

Rayures distinguées par un chien ayant une vue normale


Fondre sur une proie…

• Globe oculaire presque aussi gros qu’un cheval

• La plus forte acuité visuelle du règne animal 5 fois celle de l’homme

• 106 photorécepteurs /mm2 (160 000 chez l’homme)

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