C) De l'image au cerveau
1. Les photorécepteurs
Après s’être instruit à propos de la formation de l’image, une question nous est naturellement venue à l’esprit : puisque l’image s’est formée, mais qu’on ne « voit » encore rien, comment l’image passe-t-elle de la rétine au cerveau ?
L'image physique est formée au fond de l'œil sur la rétine. Celle-ci joue un rôle essentiel dans la transmission de l'information visuel. La rétine est tapissée de cellules sensibles à la lumière, appelées photorécepteurs, qui permettent de convertir le stimulus visuel et l'énergie lumineuse en information nerveuse. Il en existe 2 types : Les cônes et les bâtonnets, ils sont chacun chargés d'une mission différente.
Les cônes et les bâtonnets sont des neurones très courts qui se distinguent par leur forme et par la nature des pigments photosensibles qu'ils contiennent :
- Les cônes sont sensibles aux formes et aux couleurs des objets et aux détails ; ce sont les cellules de la vision diurne. Il en existe près de 7 millions et sont particulièrement concentrés dans la partie centrale de la rétine, appelée fovéa ou macula. Tous les cônes ne sont pas sensibles à la même couleur, certains au rouge, d'autres au vert ou encore au bleu.
- Les bâtonnets, au nombre de 130 millions, à la périphérie, sont extrêmement sensibles à la lumière et aussi au mouvement ; ce sont les cellules de la vision nocturne.
L'absorption de lumière par les cônes et les bâtonnets modifie les propriétés électriques de leurs pigments photosensibles et conduit à la naissance d'un stimulus visuel : si la stimulation visuelle est suffisante, un message nerveux, constitué d'une succession de signaux électriques, est généré dans les fibres du nerf optique. Ce message nerveux ne naît pas au niveau des photorécepteurs mais au niveau des neurones ganglionnaires dont les prolongements se regroupent pour former les centaines de fibres du nerf optique. En effet, les axones des cellules ganglionnaires transforment le signal électromagnétique de la lumière en signal sous forme d’influx-nerveux envoyés au cerveau par les nerfs optiques. Une variation de l'intensité du stimulus visuel se traduit alors par une variation de la fréquence des signaux électriques.
2. La transmission de l'information
La tête du nerf optique se situe au fond de l’œil au niveau d’une région circulaire appelée disque optique. La tête de ce nerf est le point où les axones des cellules ganglionnaires se rejoignent pour sortir du globe oculaire et donc aller vers le cerveau. Ce point est également appelé « point aveugle » étant donné l’absence de photorécepteurs sur ce point, l’œil y est insensible à la lumière.
La rétine n'envoie pas une image unique au cerveau, mais plusieurs "films" que le cerveau doit recombiner pour former l'image.
Les messages nerveux visuels générés par la rétine sont ensuite acheminés par les nerfs optiques jusqu'au cerveau. L'information visuelle est redistribuée selon qu'elle soit dans la partie droite ou dans la partie gauche du champ visuel (chaque œil voit à gauche et à droite en même temps). L'hémichamp gauche va dans l'hémisphère droit et vice-versa (il y a une inversion).
Le nerf optique de l'œil droit et celui de l'œil gauche se croisent au niveau du chiasma optique. À cet endroit, la moitié des fibres de chacun des nerfs optiques s'entrecroisent et passent dans l'hémisphère opposé. Les autres fibres rejoignent directement le lobe occipital du cerveau, là où est fait l'interprétation de la vision. Ainsi, chaque hémisphère reçoit des informations visuelles issues des deux yeux.
Sur le schéma : le trajet vert correspond à l’information de la partie droite du champ de vision de chaque œil, elle est transmise à l’hémisphère cérébral gauche ; quant au trajet rouge, il correspond à l’information de la partie gauche du champ de vision de chaque œil, elle est transmise à l’hémisphère cérébral droit.
La tête du nerf optique se situe au fond de l’œil au niveau d’une région circulaire appelée disque optique. La tête de ce nerf est le point où les axones des cellules ganglionnaires se rejoignent pour sortir du globe oculaire et donc aller vers le cerveau. Ce point est également appelé « point aveugle » étant donné l’absence de photorécepteurs sur ce point, l’œil y est insensible à la lumière.
La rétine n'envoie pas une image unique au cerveau, mais plusieurs "films" que le cerveau doit recombiner pour former l'image.
Les messages nerveux visuels générés par la rétine sont ensuite acheminés par les nerfs optiques jusqu'au cerveau. L'information visuelle est redistribuée selon qu'elle soit dans la partie droite ou dans la partie gauche du champ visuel (chaque œil voit à gauche et à droite en même temps). L'hémichamp gauche va dans l'hémisphère droit et vice-versa (il y a une inversion).
Le nerf optique de l'œil droit et celui de l'œil gauche se croisent au niveau du chiasma optique. À cet endroit, la moitié des fibres de chacun des nerfs optiques s'entrecroisent et passent dans l'hémisphère opposé. Les autres fibres rejoignent directement le lobe occipital du cerveau, là où est fait l'interprétation de la vision. Ainsi, chaque hémisphère reçoit des informations visuelles issues des deux yeux.
Sur le schéma : le trajet vert correspond à l’information de la partie droite du champ de vision de chaque œil, elle est transmise à l’hémisphère cérébral gauche ; quant au trajet rouge, il correspond à l’information de la partie gauche du champ de vision de chaque œil, elle est transmise à l’hémisphère cérébral droit.
La continuation des nerfs optiques après le chiasma optique s'appelle le tractus optique. Dans chaque hémisphère, il envoie l'information visuelle dans les différentes aires du cerveau, dont le corps géniculé (ou genouillé) latéral, qui est le relais principal de la voie qui mène au cortex visuel primaire. Le corps géniculé latéral envoie ensuite l'information au cortex visuel.
Il existe une zone de relais, située entre le chiasma optique et le cortex visuel, dans laquelle toutes les fibres des nerfs optiques sont en connexion synaptique avec d'autres neurones qui conduisent les messages jusqu'au cortex visuel. La transmission du message nerveux se fait alors par l'intermédiaire de substances chimiques, les neurotransmetteurs. Ainsi, certaines substances hallucinogènes, en se fixant sur les récepteurs de ces neurotransmetteurs, modifient la perception visuelle.
Différentes régions du cerveau sont impliquées dans le processus de la vision :
- La plupart des messages nerveux visuels arrivent dans une zone située à l'arrière du cortex occipital de chacun des deux hémisphères. Ces deux zones cérébrales forment le cortex visuel primaire. Chacune d'entre elles reçoit des informations provenant des deux yeux. Ainsi, toute lésion située dans cette zone provoque une cécité (aveugle) plus ou moins prononcée.
- Parallèlement, certaines informations visuelles arrivent directement dans différentes aires visuelles spécialisées dans le traitement de la couleur, des formes ou encore des mouvements.