Carte d'identité de l'oeil

Le globe oculaire ressemble à : une petite balle

 Diamètre : 2,5 cm

Masse (environ) : 7 grammes

Volume : 6,5 cm3.

Couleurs possibles : Bleu, vert, marron, gris

La fonction de l'oeil est de recevoir et de transformer les vibrations électromagnétiques de la lumière en influx nerveux qui sont transmis au cerveau. L'oeil fonctionne comme un appareil photographique.

La plus perfectionnée des cameras !

L’œil, organe sensoriel de la perception visuelle, pourrait être comparé à une caméra vidéo intégrant : un logiciel de poursuite automatique des objets entrant dans son champ, un système autofocus, un mode d’adaptation automatique aux variations de l’intensité lumineuse et un objectif auto-nettoyant. Le tout connecté à un système informatique, dont les capacités de traitement de l’information sont si élaborées qu’il n’existe pour l’instant aucun ordinateur capable de l’égaler.

La cornée :
la responsable de l’éclairageLa cornée est une sorte de fenêtre, par laquelle la lumière provenant de l’extérieur pénètre dans notre organisme. Elle joue un rôle prépondérant dans la focalisation de la lumière sur la rétine. De de fait, elle doit toujours être parfaitement propre et transparente. La fermeture régulière des paupières clignement et la sécrétion lacrymale maintiennent la surface de la cornée libre de toute impureté.

Le cristallin :
La principale tâche du cristallin est de permettre les ajustements nécessaires à la focalisation des objets à toutes les distances. Cette focalisation s’effectue par un changement de courbure, soit par une mise sous tension, soit par un relâchement des tendons qui fixent le cristallin à la paroi interne du globe oculaire. Le cristallin se bombe pour focaliser les objets de près et devient plus plat (position de repos) pour rendre nets ceux situés au loin.

La pupille :
La pupille est une structure virtuelle constituée de l’espace libre au centre de l’iris. Ce dernier comprend deux groupes de muscles : l’un composé de fibres radiaires (disposées comme les rayons d’une roue) qui élargit la pupille ; l’autre, comportant des fibres circulaires, qui la rétrécit. Leur action modifie le diamètre de la pupille et donc régule la quantité de lumière entrant dans l'œil.

La rétine :
Structure lamellaire d’un quart de millimètre d’épaisseur, la rétine est constituée de 3 couches de neurones. La couche la plus externe comporte des photo récepteurs contenant un pigment photosensible, qui réagit à la lumière par une modification chimique transformant l’énergie lumineuse en énergie électrique. Cette énergie est ensuite transmise au cerveau, via les cellules ganglionnaires contenues dans la couche la plus interne. L’information visuelle est ensuite régénérée par un processus complexe, nécessitant l’aide d’autres cellules.

L'iris (arc-en-ciel en grec) :
Il s'agit du diaphragme de l'oeil percé en son centre par la pupille. C'est un muscle qui fait varier l'ouverture de la pupille (entre 2,5 et 7 mm) afin de modifier la quantité de lumière qui pénètre dans l'oeil pour éviter l'aveuglement en plein soleil ou capter le peu de rayons la nuit. Couleur de l'œil humain

Traitement de l'image par le cerveau:

L'oeil n'est qu'un ensemble de capteurs photosensibles et n'interprète aucune des images perçues : il détecte un certain nombre de points (un par capteur) et convertit l'information (luminosité, couleur) en un message nerveux codé en fréquence qui est transmis au cerveau par le nerf optique jusque dans l'aire visuelle.

comparaison œil appareil photo:

l'appareil photo tire son fonctionnement de l'œil humain, et on remarque de nombreuses similitudes entre les deux:

Mais malgré tout, l'appareil photo ne peut pas être l'exacte réplique d'un œil, on y trouve quelques différences:

Les dysfonctionnements de l'œil humain (première partie)

                 L'œil est un système optique permettant aux images de converger sur la rétine en un point central de la rétine qui est le support de l’acuité visuelle fine. On peut y trouver 3. disfonctionnements.

La myopie : le cristallin se bombe trop et l'image est projetée en avant de la rétine : la personne voit de près et pas de loin. L'œil est trop convergent

Pour corriger la myopie, un verre correcteur divergent est placé devant l'oeil. L'excès de convergence de l'oeil est compensé et l'image d'un objet éloigné se forme maintenant sur la rétine.

L’hypermétropie : image projetée en arrière de la rétine (c’est exactement l’inverse de la myopie, ce qui signifie qu’on ne peut pas être du même œil à la fois hypermétrope et myope). La personne voit de loin et pas de près.

Pour corriger l'hypermétropie, un verre correcteur convergent ( lentille souple ou lunettes de vue ) est placé devant l'oeil. Le défaut de convergence de l'oeil est compensé et l'image d'un objet éloigné se forme maintenant sur la rétine.

Voici la comparaison entre myope et hypermétrope:

les dysfonctionnements de l'œil humain (deuxième partie)

L’astigmatisme : image non ponctuelle («déformée»). L'image d'un point et une ellipse. On peut distinguer pour une personne atteinte d'astigmatisme trois cas possibles :


- L'image d'un point est une ellipse horizontale.
- L'image d'un point est une ellipse verticale.

- Limage d'un point est une ellipse oblique dont l'angle peut varier : c'est le cas le plus gênant.

La vison d'un astigmate ressemble donc a:

Pour corriger l'astigmatisme, un verre correcteur particulier de forme dite cylindrique est placé devant l'œil. Il compense les irrégularités de la cornée, ainsi un point de l'objet correspond à une seule image sur la rétine.

Par contre on peut être en plus hypermétrope et astigmate ou myope et astigmate.

Expérience de l'œil optique:

            On modifie la forme de la rétine à l'aide d'un liquide injecté pour simuler les mouvements musuculaires. Ainsi, on change la forme et l'épaisseur du cristallin. Une image (lettre R) est projetée sur la rétine et montre les anomalies de l'oeil telles que: la myopie, l'hypermétropie, l'accommodation de la lentille et comment corriger ces anomalies avec des verres.

Matériel:

Œil optique

Banc optique

Lumière optique

Protocole:
Injecter plus ou moins de produit représentant la rétine, pour ainsi déformer la vision de l'œil et la réparer en plaçant la lentille adaptée.

Observations:
Lorsqu'il y a trop de liquide, La vision est déformée et la lentille adaptée est la lentille divergente.
Lorsqu'il n'y en a pas assez, la vision est déformée et la lentille adaptée est la lentille convergente.

Déduction:
Le cristallin, étant déformée par un excès de liquide, converge trop. Un cristallin sur-bombé provoque une formation de l'image devant la rétine, cette anomalie correspond a un œil myope
Le cristallin, étant déformée par déficit de liquide, ne converge pas assez. Un cristallin sous-bombée provoque une formation de l'image, fictivement, derrière la rétine, cela correspond a un oeil hypermétrope.

Les illusions d'optiques (première partie)

              Une illusion d'optique est une illusions qui trompe le système visuel humain (depuis l'œil jusqu'au cerveau) et aboutit à une perception déformée de la réalité. Les illusions d'optiques peuvent survenir naturellement ou être créées par des astuces visuelles spécifiques qui permettent de mettre en évidence les principes de fonctionnement du système visuel humain



On distingue plusieurs grandes familles d’illusions d’optique.

Les illusions géométriques sont produites à partir de l’agencement de points, de lignes ou de formes simples qui amènent des erreurs d'interprétation face aux éléments observés. On nous présente souvent deux objets identiques qui ont l’air différents à cause de ce qui les entoure.

L’illusion du T renversé : malgré son apparence plus longue, la ligne verticale est de la même longueur que l’horizontale. On pense que cette illusion est le résultat de deux phénomènes : d’abord que les mouvement des yeux liés aux lignes horizontales sont plus facile à faire que les mouvements verticaux; ensuite parce que la ligne horizontale est séparée en deux segments plus petits.

Illusions cognitives: Au lieu de démontrer une cause physiologique elles agissent avec plusieurs niveaux de l'interprétation visuelle, les hypothèses pré-formatées ou « connaissances » sont emmêlées. Les illusions cognitives sont communément divisées en illusions ambiguës, illusions distordues, illusions paradoxales ou illusions fictives. Elles exploitent souvent les « hypothèses » formées par le système visuel au cours des premières étapes du traitement visuel.

Les illusions ambiguës sont des images ou objets qui subissent des changements significatifs d'apparence. La perception alternera entre les interprétations qui toutes seront perçues comme valides mais ne confirment pas une seule représentation

Les illusions distordantes sont les plus communes, ces illusions offrent des distorsions de taille, largeur ou courbure. Elles étaient faciles à découvrir et sont facilement repérables

Les illusions paradoxales concernent les objets impossibles, comme des escaliers impossibles, comme dans les travaux de M. C. Escher. Le triangle est une illusion dépendant d'une mauvaise interprétation cognitive selon laquelle les arêtes adjacentes doivent se joindre.

Les illusions fictives permettent la perception d'objets qui ne sont réellement pas visibles sauf pour son observateur, telles que celles induites par la schizophrénie ou les drogues hallucinogènes

Les illusions d'optiques (deuxième partie)

Dans les illusions d'optique artistiques, ce n’est pas le système visuel humain qui interprète mal le réel, mais l’œuvre elle-même qui est délibérément ambiguë. Par diverses astuces de dessins, des artistes vont volontairement créer un objet vraisemblable mais qui serait impossible à construire dans la réalité.

Un exemple simple d’illusion artistique : le triangle impossible

Salvador Dali utilise les illusions d'optiques comme dans son tableau:

Marché aux esclaves avec apparition du buste invisible de Voltaire (1940)

Certaines illusions ne sont pas créées dans notre cerveau par une fausse interprétation de la réalité mais découle simplement de phénomènes physiques qui déforment l’aspect habituel de la réalité. Nos yeux ne font alors qu’enregistrer la déformation. C’est le cas des mirages ou, plus fréquemment, de la forme aplatie du soleil quand il se couche et que sa lumière nous parvient en traversant une couche plus épaisse de l’atmosphère.

Le daltonisme (première partie)

Le daltonisme est une maladie répandue dans le monde et son apparition est due à une anomalie de la rétine. C'est un dysfonctionnement de la vision des couleurs, entraînant le plus souvent la confusion entre le rouge et le vert. L'œil est capable, grâce à trois types de cellules rétiniennes spécifiques appelées cônes, de percevoir les couleurs fondamentales c'est à dire rouge, vert et bleu. Ce trouble de la vision est en fait connu sous le nom de "daltonisme" depuis le XVIIIème siècle, du nom du physicien anglais John Dalton, atteint de ce type de "cécité des couleurs" et diagnostiqué comme tel par le médecin et physicien Thomas Young. Dans les deux formes les plus courantes (déficits du rouge et du vert), la transmission de l'anomalie est héréditaire .

 

Les découvertes de John Dalton

Mais le daltonisme est connu depuis le XVIIIème siècle. Le physicien anglais John Dalton est atteint selon un médecin (Thomas Young) d’une cécité des couleurs. En décrivant ses troubles de la vision Monsieur Dalton permit alors d’ouvrir la voie sur l’étude de la physiologie de la perception colorée et donna son nom au daltonisme.

Les causes génétiques du daltonisme sont la maladie génétique, la fécondation, recombinaison génétique (perte d'un gène / apparition de gènes mutés), les dichromates et les trichromates.

Maladie genetique daltonisme
A l’origine, un seul gène codait pour ces pigments. Puis à la suite d’une duplication et d’une transposition, on aboutit à la présence de trois gènes différents qui codent pour trois protéines différentes et donc pour trois pigments différents : le rouge, le vert et le bleu. Les gènes codant les pigments rouge et vert se situent tous les deux sur le chromosome X. Le gène codant le pigment sensible au bleu se trouve sur le chromosome numéro La différence d’emplacement sur les chromosomes entre « le bleu » d’une part, « le rouge vert » d’autre part, explique pourquoi la fréquence d’anomalies est la plus forte pour le cas « rouge vert », lequel a le plus de chance de muter lors de la méiose (double division cellulaire permettant la création de gamètes chez l’espèce humaine)

Le daltonisme (deuxième partie)

Les dichromates et les trichomates:

Chez les individus dichromates, l’un des trois pigments des cônes fait défaut soit parce que le gène correspondant est absent, soit parce qu’il existe sous forme d’un nouvel allèle des gènes des pigments « rouge » et « vert ». Chez certains deutéranopes, par exemple, le gène du pigment vert est complètement absent. Chez d’autres, il y a un gène muté qui donne un pigment du gène rouge dans les cônes sensibles au vert.
Chez les trichromates anormaux, qui possèdent des gènes mutés, on a émis l’hypothèse qu’ils élaborent des pigments dont les propriétés spectrales se situent entre celles des pigments normaux du rouge et du vert. De cette façon, bien qu’ils possèdent des cônes distincts sensibles aux longueurs d’ondes (l’un normal, l’autre hybride), les réponses des deux jeux de cônes à une même longueur d’onde sont moins différentes, ils perçoivent donc moins la différence entre les couleurs.



En ce qui concerne la conduite automobile, les feux tricolores des carrefours ne se distinguent que par leur clarté : le vert et le rouge ne sont que deux gris différents pour les achromates. Cela peut également poser problème à d’autres types de daltonien (feux arrière des voitures) même s’il existe d’autres repères. Il est difficile de savoir si la voiture s’approche ou s’éloigne. Le dyschromate peut être incapable de savoir si une femme porte du rouge à lèvre ou pas, ainsi que de faire la distinction entre une femme blonde aux yeux bleues et une rousse aux yeux verts.
Quand il cuisine le dyschromate peut rencontrer des difficultés à différencier la viande saignante de la viande cuite, les tomates vertes des tomates mûres, la sauce tomate du chocolat liquide.


Quelques métiers sont en conséquant interdits aux daltoniens : pilotes, gendarmes, métier de la lumière, …



Exemples :

CONCLUSION

Quelles sont les phénomènes responsables des différentes perceptions de l'œil ?

Par conclusion, nous pouvons maintenant dire que des problèmes au niveau de l’œil et plus précisément des problèmes de convergences provoquent un dysfonctionnement de l’œil et donc différentes perceptions. Cependant les illusions d’optiques, elles, trompent le système visuel humain (depuis l'œil jusqu'au cerveau) et aboutissent à une perception déformée de la réalité. A l’inverse du daltonisme qui est une maladie, due à une anomalie de la rétine, qui entraine un dysfonctionnement de la vision des couleurs

Le mécanisme de la vision est on ne peut plus complexe, elle dépend de deux organes distincts : l’œil qui capte les signaux lumineux, et le cerveau qui les interprète. Malgré leur extraordinaire complexité biologique et physique, ils ne sont pas infaillibles et dépendent de plusieurs paramètres externes dont le plus important est la lumière dont la nature est restée inconnue ou indéterminée jusqu’au début du XX ème siècle. Malgré une connaissance approfondie du mécanisme de la vision et de la progression de l’électronique, aucune caméra ou appareil photographique n’est capable d’égaler les performances de l’œil humain.

Mathilde, Fanny et Thibault