Cours Vision1 19 06 07 Ramette

Chrystel QUAGLIAROLI 1

La visionLa visionCours du 19/06/2007

Année 2007-2008


Introductionà la vision


La sensibilité visuelle est l’une des modalités sensorielles lesplus développées chez l’homme.

Elle résulte de la combinaison de plusieurs paramètres:-la brillance-la couleur-la taille-la forme-le mouvement-la profondeur

A- Définitions


Cependant, le système optique de l’œil projette une image très réduite de l’environnement sur la rétine. Par ailleurs, la surface de la rétine n’est pas entièrement recouvertes de cellules photoréceptrices. La présence d’une tâche aveugle devrait résulter de la présence de 2 trous noirs (ou sans informations) dans notre champ visuel (exp de Mariotte).Le système optique de l’œil présente des performances médiocres.

L’œil ne fournissant pas d’image claire et précise de l’environnement à notre cerveau, ce dernier doit procéder à une interprétation des impressions visuelles qui arrivent par le nerf optique. Cette interprétation du monde extérieur est basée sur notre expérience. L’œil ne fournit que la base de la perception visuelle. C’est notre cerveau qui fait le travail le plus complexe d’analyse.


Continuité de la taille:La taille de l’image projetée sur la rétine est réduite de ½ si on double la distance par rapport à l’objet. Pourtant, l’objet sera toujours perçu comme ayant la même taille.

Continuité de la forme:Les personnes ou les objets identiques que nous connaissons sont toujours reconnus comme tels, de manière indépendante des conditions (luminosité, distorsion, distance…). Le cerveau se sert d’un grand nombre de mécanismes et d’informations (silhouette…) pour parvenir à une perception d’un objet dans son intégrité.Illusions d’optique:Le cerveau se trompe parfois lorsque les informations fournies par l’œil ne sont pas très claires .

Chrystel QUAGLIAROLI 7D’après Eric Kandel


Les objectifs

• Définitions

• Les illusions

• Schéma général des voies visuelles


Les illusions

• Une image est neutre en elle-même

• Une illusion est une fausse perception de la réalité

• Tout n’est qu’illusion!


• Ce que l'on voit ne correspond pas à la représentation que peut s'en faire le cerveau.

• Il se produit donc une impression étrange exploitée par le célèbre artiste hollandais Maurits Cornelis Escher


Illusion d’optique :

Exemple

La présence d’indices de perspective impose de percevoir l’un des personnages plus en avant et

donc plus petit que l ’autre


Les illusions optico-géométriques


La mise en relation de grandeur

Les illusions optico-géométriques


La perspective


Les contours subjectifs


Il s'agit d'une illusion permanente, c'est-à-dire que l'image persiste. La figure est composée de deux images, mais on ne peux qu’en voir une à la fois. Il est impossible de les voir en même temps, on peux aller et venir d'une image à l'autre.

Menton de la vieille

Menton de la jeune


C- Schéma général des voies visuelles

Stimulus(Lumière)

Nerfs optiques

Noyaudu corps genouillé

latéral

Rétine

THALAMUS

Bâtonnetset

Cônes

Cellulesbipolaires

Cellulesganglionnaires

CORTEX VISUEL

CORTEX VISUEL

ASSOCIATIF

Cortex


Vue de dessous


II.2 Caractéristiques

généralesde la sensibilité

visuelles


II.2- Caractéristiques générales de la sensibilité visuelles

A- Les stimuli efficaces

B- Les seuils de sensibilité

C- Adaptation à l’obscurité

D- Le champ visuel

E- L’acuité visuelle

F- Résolution temporelle


A- Les stimuli efficaces

La lumière ne correspond qu’à une petite partie du spectre électromagnétique à laquelle l’œil est sensible. Chaque radiation du spectre électromagnétique se caractérise par sa longueur d’onde (). L’œil humain n’est sensible qu’aux longueurs d’onde comprises entre 400 et 700 nanomètres qui constituent donc le stimulus spécifique de la rétine.

Longueurs d’ondes en m


Les longueurs d’onde sont interprétées en terme de couleur!

Le monde qui nous entoure apparaît comme coloré et nous pouvons distinguer 200 nuances colorées, correspondant à un seuil différentiel de 1,5 nm.

VioletIndigoBleu

Vert

JauneOrange

Rouge

390

430

460

500

570590610

700

Les couleurs correspondent à des longueurs d’onde particulières de la lumière.

Certaines teintes telles que le pourpre ne correspondent pas à des longueurs d’onde du spectre.

C’est subjectif! Cela ne correspond d’en partie à des phénomènes physiques.


3 critères définissent une surface colorée:

1- la teinte : composante chromatique ()

2- la saturation : rapport entre la composante chromatiqueet la composante achromatique

3- la brillance : échelle de gris (du noir au gris)


B- Les seuils de sensibilité

Le système visuel nous renseigne plus sur la valeur relative que sur la valeur absolue.

- Seuil absolu : 10-14 watt (quelques photons)au niveau de la fovea

- Seuils différentiels : capacité à distinguer les niveaux de gris30 à 40

- contrastes simultanés:


C- Adaptation à l’obscurité

Plus on reste longtemps à l’obscurité, plus le seuil diminue

Eclairement de la région périphérique du champ visuel

Eclairement de la région centrale du champ visuel

Eclairement global du champ visuel


D- Le champ visuel

180° axe horizontal/ 120° axe vertical

= espace perceptible des 2 yeux


D- Le champ visuel

Hémichamps et tractus optiqueHemichamp droit: tractus optique gauche Hémichamp gauche : tractus optique droit


E- L’acuité visuelle

F- Résolution temporelle

Résolution spatialeL’acuité visuelle se définie comme le pouvoir séparateur de l’œil

Défilement d’images toutes les 45 ms, 22 à 25Hz


III.3- Structure de l’œil et son

fonctionnement


II.3- Structure de l’œil et son fonctionnement

A- Structure de l’œil

B- La rétine

C- La phototransduction

D- Circuit neuronaux de la rétine


A- Structure de l’œil

Coupe transversale


Scélorotique

Nerf optique

Fovéa ou Tâche jaune

Choroïde

CristallinMuscles

occulomoteurs

Conjonctive

Cornée

Pupille

Iris

Humeur aqueuse

Canal de Schlemme Rétine

Le globe occulaire se compose de 3 couches principales :

(1) la sclérotique à l’extérieure semi-rigide

(2) La choroïde contenant les vaisseaux

(3) La rétine renfermant les photorécepteurs

Chrystel QUAGLIAROLI 36D’après Eric Kandel

Appareil photographique


B- La rétine : une partie du cerveau

intérieur

extérieur

19-10-05


Lumière

Couche ganglionnaire

Fibres nerveuses

Couche Plexiforme

interne

Couche Plexiforme

externe

Couche nucléaireexterne

Couche nucléaireinterne

Epithélium pigmenté

Couche de

photorécepteurs


Fovéa : zone d’activation directe des photorécepteurs


Les photorécepteurs contiennent un photopigment:La rhodopsine

L’empilement de saccules renferment un photopigment, la rhodopsine.

3 types de cônes

430 nmbleu

530 nmvert 560 nm

rouge


Modalités sensorielles et supports anatomiques

Exemple: la vision

3 QUALITES

Brillance

Couleur

Profondeur

QUANTITE de la sensationIntensité


Vision des couleurs


Couleur additives

Couleur soustractives

Filtres


Champ visuel et répartition des photorécepteurs

500

250

100

DensitéMillier/mm2



GMPc

Na+

Ca2+

extint

LibérationÉlevée de Glu

Il existe un courant d’obscurité, dépolarisant la membrane. Lorsque le signal lumineux apparaît.

GMPc

GMPc GMPc



GMPc

Na+

Ca2+

extint

Faible Libérationde Glu

Le taux de GMPc diminue, entraînant Une fermeture des canaux. La membrane s’hyperpolarise. Il en résulte une diminution de la libérationde NT.


Variation du potentiel récepteur en réponseDe l’absorption d’un photon

Na+

Ca2+

transducineRhodopsine

Phospho-diestérase

Guanosinemonophosphate-

3’,5’cyclique

Rétinalou

rétinème


D- Circuits fondamentaux de la rétine

Cellules horizontales

Cellules gliales(Müller)

Cellules bipolaires

Cellules amacrines

Cellules ganglionnaires

batônnet cône

Cellules bipolairesde bâtonnet

lumière

Jonction gap

Cellules pigmentaires

Chrystel QUAGLIAROLI 49Les CG centre ON sont excitées par les CB centre on

Cellules bipolaires dépolarisantes et hyperpolarisantes

dépolarisation hyperpolarisation

Cours du 26 octobre

2 populations


Les cellules répondent quand un point lumineux est placé dans une région spécifique de la rétine. Cette région de la rétine (ou de l’espace visuel) où la stimulation lumineuse cause l’excitation ou l’inhibition de

la décharge neuronale est le CHAMP RECEPTEUR (CR) de la cellule (Hartline, 1938; Kuffler, 1952).

Notion de champ récepteur

Le champ récepteur d’une cellule est une région de la rétine où une stimulation lumineuse va faire varier le potentiel membranaire de cette même cellule.


Photorécepteurs et Cellules ganglionnaires


Les cellules bipolaires sont organisées en champs récepteurs circulaires concentriques

La dimension de ces champs varie en fonction de leur localisationEx: rétine fovéale


Cellule bipolaire

Cellule horizontale

Centre du champ récepteur

pourtour du champ récepteurphotorécepteur

Bipolaire ON: dépolarisation lors du passage du faisceau lumineux

Centre on Pourtour off

Diminutionde

la libération de Glu

augmentationde

la libération de NT


Cellule bipolaire

Cellule horizontale



Bipolaire ON: hyperpolarisation lors du passage du faisceau lumineux

Centre on Pourtour off

diminutionde


augmentationde



Cellule bipolaire

Cellule horizontale



Bipolaire OFF: dépolarisation lors du passage du faisceau lumineux

Centre off Pourtour on

diminutionde


Diminutionde



Cellule bipolaire

Cellule horizontale



Bipolaire OFF: hyperpolarisation lors du passage du faisceau lumineux

Centre off Pourtour on

augmentationde


augmentationde


Chrystel QUAGLIAROLI 56V1

centre

pourtour

Les CRs des cellules ganglionnaires sont concentriques

La plupart des CRs dans les premiers étages de la voie

visuelle montre un antagonisme centre / pourtour, optimal pour la

capture des contrastes.

Chrystel QUAGLIAROLI 57Les CG centre ON sont excitées par les CB centre on

Les cellules ganglionnaires sont organisées en champs récepteurs circulaires concentriques

Fréquence des PA

Spot petit

Spot large

Spot diffus


Cellule ganglionnaireCentre on/ connectée àdes cellules bipolaires

centre on

augmentationde



Cellule ganglionnaireCentre off/ connectée àdes cellules bipolaires

centre off

diminutionde



3 type de cellules ganglionnaires/ tailles

1- Cellules M (magnocellulaire) : grande cellulespériphérie, réponse phasique, CR large, sensibilité au mouvement, vision peu précise des formes

2- Cellules P (parvocellulaire) : très nombreuses (80%)rétine fovéale, taille moyenne, réponse phasiqueet tonique, CR petits et antagonistes bien marqués,vision des couleurs et haute résolution spatiale

3- Cellules W : petites cellulesRôle de coordination des mouvements des yeux/tête


Opposition de champs

l'opposition rouge / vert renforce le contraste entre ces deux couleurs fondamentales


La rétine: un convertiseur analogique/digital pour la detection de contraste, la detection spectrale et temporelle.

off offon


centre

pourtour

Compression de l’information ou convergence

photorécepteurs

Celluleshorizontales

Cellulesbipolaires

Cellules amacrines


Nerf optique

130 M

1 M

Réduction de l’image

fibre optique (axone)


En résumé:

- L’œil est un instrument d’optique imparfait

- Les cellules visuelles : 2 types avec une distribution non uniforme

- Lors de l’éclairement ou de la stimulation : interruption du courant d’obscuritéEt hyperpolarisation

-Cellules bipolaires ON et cellules bipolaires OFF

-Cellules ganglionnaires ON et cellules ganglionnaires OFF

- Champs récepteurs de la rétine sont concentriques ou circulaires (contraste centre- pourtour)

-Système perfectionné d’analyse des contrastes


Physiopathologieannexe


Test d'Ishihara


Dyschromatopsies

Anomalie de la vision des couleurs surtout le bleu, le jaune et le rouge

8% pour le sexe masculin (chromosomes X)

Daltonisme


l’Aniridie

Mutation domine +

+/+ An-/+

Iris réduit=> pupille ouverte

Hypersensibilité à la lumière, avec des conséquences secondaires telles qu ’une fréquence de glaucomes, de cataractes et de cancers des yeux nettement plus élevées


Cataracte La zone blanche dans la pupille

Cataracte totale visible dans la pupille

Opacification du cristallin


Mécanismes d’accomodation : rôle du cristallinConvergence des rayons optiques

pour former une image nette sur la rétine


L'HYPERMETROPIE EST LE FAIT QUE L'ŒIL SOIT TROP COURT ET LA MISE AU POINT DE L'IMAGE SE FAIT DERRIERE LA RETINE. LA VISION EST DIFFICILE DE PRES ET ENSUITE DE LOIN. L'HYPERMETROPIE PEUT ETRE COMPENSEE AVANT LA PRESBYTIE ET PEUT CREER DE LA FATIGUE OCULAIRE, QUI DEVIENT DE PLUS EN PLUS MANIFESTE AVEC L'AGE.

HYPERMETROPIE


MYOPIE

LA MYOPIE EST LE FAIT QUE L'IMAGE SOIT MISE AU POINT DEVANT LA RETINE. LA VISION EST FLOUE DE LOIN MAIS BONNE DE PRES. UNE FATIGUE OCULAIRE PEUT SE DECLARER. L'EVOLUTION SE STABILISE GENERALEMENT ENTRE 20 ET 25 ANS


ASTIGMATISME

L'ASTIGMATISME VIENT D'UNE DEFORMATION DE LA CORNEE LA MISE AU POINT VERTICALE ET HORIZONTALE SE FAIT EN DEUX POINTS DIFFERENTS. UNE FATIGUE OCULAIRE SURVIENT, DU FAIT QUE LA MISE AU POINT DOIT ETRE DIFFERENTE POUR CHAQUE PARTIE DE L'IMAGE.

Image perçueImage physique


II.4- Projections visuelles et traitement central del’information visuelle

A- Organisation fonctionnelle des voies de projection

B- Traitement au niveau du thalamus

C- Arrivée des afférences dans le cortex

D- Traitement des couleurs

E- Traitement des différentes composantes d’une stimulationvisuelle



Stimulus lumineux

Rétine

Cônes et bâtonnets

Cellules bipolaires


Nerf optique

ThalamusNoyau géniculé latéral

CortexCortex visuel primaire

Cortex visuel d’association

Bandelette optique



Rallye cérébral? Depuis la rétine jusqu’aux motoneurones (Latence neuronale courte-valeur typique)


D’après Eric Kandel

Données anatomiques


ORGANISATION TOPIQUE DES PROJECTIONS

POINTS DE L’ESPACE

VISUELS PROCHES

NEURONESANATOMIQUEMENT

PROCHES

NIVEAU CENTRALESPACE VISUEL

Les régions sensorielles les plus importantes sur le plan physiologiquesont les mieux représentées (+étendues).Ex: région fovéale/ régions rétiniennes périphériques


RétineTemporalegauche

RétineTemporaledroite

Rétinenasalegauche

Rétinenasaledroite

Projection hémichamp visuel sur hémiencéphale

Hémirétines droites et gauches

THALAMUS




THALAMUS

-corps genouillé latéral : CGL-Colliculus supérieurs : CL

Cellules P>>>> 4 couches parvocellulaires

Cellules M>>>> 4 couches magnocellulaires

Cellules W>>>> CL

CGL

Les champs récepteurs sont…


V1

deAngelis, ,Ozawa, Freeman, TINS, 1995

CR concentrique des cellules ganglionnaires de la rétine.

Le traitement au niveau du CGL n’est pas essentiel

pourtour

Dans le CGL, l’antagonisme centre / pourtour est plus résistant aux changements du niveau d’éclairage.

centre

Renforcement du contraste et de la sensibilité au mouvement


II.4- Projections visuelles et traitement central del’information visuelle



C- Arrivée des afférences dans le cortex

D- Traitement des couleurs

E- Traitement des différentes composantes d’une stimulationvisuelle


Cortex primaire

Couche 4 6 couches

profondeur

Intégrationdes informations


V1

deAngelis, ,Ozawa, Freeman, TINS, 1995

Dans le cortex, l’organisation centre/pourtour est perdue. La connectivité geniculo-corticale et cortico-corticale est responsable de la rupture de

symétrie et de l’émergence d’un axe critique d’orientation.


Le cortex visuel primaire est organisé en colonnes verticales. Au moins, trois systèmes columnaires sont dédiés à la couleur, à

l’orientation et à la dominance oculaire.

Les trois cartes fonctionnelles sont superposées à la carte rétinotopique.

L’intersection de ces cartes représente une hypercolonne contenant quelques 120 mille neurones.


http://www.perret-optic.ch/optometrie/Vision_des_couleurs/vis-couleur_f.htm

http://powercode.net/tpe/2b-retine-fonct.php

Sites intéressants

http://www.perret-optic.ch/optometrie/Vision_des_couleurs/vis-couleur_f.htm

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