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Le mécanisme visuelle




*Ce phénomène de continuité que nous avons cité précédemment est à l'origine d'une persistance dans notre système
visuel, ou plus exactement dans notre mécanisme rétinien, que l'on peut considérer comme un défaut, ou peut-être même un avantage. Nous allons donc étudier l'origine de ce phénomène, et tout ce qui intervient dans celui-ci.



I) 1. Structure et composition de l'œil

Avant d'exposer le mécanisme rétinien, rappelons d'abord l'organisation de l'œil, pour mieux se situer par la suite.

structure globe oculaire

Le globe oculaire est divisé en deux parties, séparées par l'iris et le cristallin. D'une part nous retrouvons la chambre antérieure, d'autre part la chambre postérieure.
La chambre antérieure, submergée par l'humeur aqueuse, est limitée vers l'avant par la cornée.
La chambre postérieure, occupée par l'humeur vitrée, est limitée vers l'arrière par les trois membranes de l'œil, celles-ci sont raccordées :
  • La sclérotique, membrane blanche épaisse et résistante;
  • La choroïde, membrane très pigmenté et riche en vaisseau sanguin;
  • La rétine, membrane fine parcourue par des vaisseaux sanguins.
La rétine est en faite le prolongement du nerf optique à l'intérieure du globe oculaire.


2. Le trajet de la lumière

Les rayons lumineux traversent les milieux transparents de l'oeil : la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin et l'humeur vitrée, avant d'atteindre la rétine. Ces rayons subissent une réfraction à chaque surface de séparation. C'est pourquoi l'image optique formée sur la rétine est renversée. (schéma ci-dessous : œil réduit).

De même qu'en optique, à l'aide d'une lentille convergente nous remarquons le même fait.

image inversée

En revanche si la rétine est capable de répondre aux sensations lumineuses, c'est qu'elle possède des cellules nerveuses capable de réagir à ces stimuli lumineux. Ces cellules nerveuses sont appelées "les photorécepteurs" que nous découvrirons par la suite.

3. Dissection d'un oeil de mouton

Pour ne pas allourdir cette page nous avons placé la dissection du globe oculaire, en dehors de celle-ci. Il vous  suffit donc de cliquer sur cette phrase, pour découvrir cette dissection.


II) 1. Structure de la rétine

La rétine est une fine membrane constituée de trois couches de cellules, appelées neurones. De l'intérieure vers l'extérieure on distingue :

  • Les neurones multipolaires (ou ganglionnaires), qui présentent de nombreux prolongements. Leur axone est à l'origine d'une fibre nerveuse qui se prolonge dans le nerfs optique.
  • Les neurones bipolaires, qui établissent des contacts entre neurones multipolaires et neurones à cônes et à bâtonnets.
  • Les photorécepteurs (neurones à cônes ou à bâtonnets), qui contiennent des pigments appelés respectivement iodopsine et rhodopsine.
Nous retrouvons aussi des cellules pigmentaires, riches en mélanine, séparant la rétine de la choroïde.

les couches de neurones de la rétine

Nous remarquons alors, que la structure rétinienne n'est pas homogène car en plus d'être composée de plusieurs couches de neurones, elle varie aussi selon les endroits.
Nous repérons sur la rétine, un point précis appelé "point aveugle" sur lequel les fibres des neurones multipolaires se rejoignent. Il n'y a pas de photorécépteurs, car il correspond au départ du nerf optique. A cette endroit les stimuli lumineux ne peuvent être captés.
Dans la plus grande partie de la rétine, les neurones à cônes et à bâtonnets sont côte à côte. Ils peuvent capter les stimuli lumineux et permettent la formation d'une image optique sur la rétine.
Au niveau de la fovéa il n'y a que des cônes, plus on s'en éloigne plus ils se raréfient pour laisser place aux bâtonnets, qui sont toujours présent à la périphérie de la rétine.
Nous pouvons donc en déduire que les neurones de la rétine sont organisés en réseaux à trois couches. D'autant que plus nous nous éloignons de la fovéa plus ce réseau sera divisé.


2. Rôle et spécificité des photorécepteurs

Après avoir étudié la structure de la rétine, nous allons découvrir maintenant comment les photorécépteurs peuvent-ils donner naissance à une sensation visuelle. 
Tout d'abord, nous distinguons deux types de photorécepteurs, dans la rétine: Les cônes (environ 6.5 millions)
et les bâtonnets (environ 130 millions). Ce sont des récepteurs des stimuli lumineux.

cone
Les cônes sont des neurones très courts, ayant une structure différente des bâtonnet. En effet leur forme conique leur confèrent des propriétés spécifiques. Ils se divisent en trois catégories, qui se distinguent par une sensibilité maximale aux radiations de longueur d'onde correspondant au bleu, au vert et au rouge, et renferment des pigments appelés "iodopsine". Par ailleurs les cônes permettent aussi une vision précise des détails, et ne fonctionnent que si la luminosité est importante.


 


batonnet Les bâtonnets quant à eux, sont aussi des neurones très courts, mais ayant  un segment de forme cylindrique. Ils ne présentent pas de variations de sensibilité en fonction de la longueur d'onde, ils ne permettent pas l'élaboration de sensations colorées. Cependant leur sensibilité est très supérieure à celle des cônes, c'est pour cela qu'ils ne fonctionnent qu'en faible éclairement. Leur pigment est appelé "rhodopsine" ou "pourpre rétinien".



3. Persistance des sensations visuelles

Sous l'action de la lumière, les pigments des deux neurones, se transforment. En effet lorsqu'ils absorbent des photons, on enregistre une réponse qui est à l'origine du message nerveux sensoriel de nature bioélectrique, il y a donc un mécanisme d'excitation des bâtonnets appelé mécanisme photochimique, c'est-à-dire qu'il comporte une réaction chimique provoquée par la lumière.
Ce processus se prolonge pendant 1/10 de seconde. La durée de la perception est plus élevée que celle du stimulus réel. Grâce à cette persistance des impressions lumineuses, des stimuli discontinus, se succédant suffisamment vite, nous semblent continus.

4. Trajet du signal électrique

Les photorécepteurs transmettent ensuite ces signaux aux neurones bipolaires, puis aux neurones multipolaires au niveau des synapses. Ces derniers envoient à leur tour, des messages bioéléctriques par l'intermédiaire de leurs fibres nerveuses, qui se rassemblent au niveau du point aveugle, formant le nerf optique. Ces messages nerveux spécifiques, codés en variation de fréquence du signal, sont propagés jusqu'au cerveau en passant par le chiasma optique, puis par le corps genouillé latéral pour enfin atteindre le cortex visuelle primaire...

Schéma récapitulatif :

cerveau

*Après avoir étudié ce mécanisme nous allons découvrir par la suite, les conséquences de celui-ci en détail.



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TPE -  illusion temporelle 2007/2008
Lycée Audiberti
Bouhlel Kaouther, Nabarawi Nadia 1er S1