Cours 2 : Premières étapes de la vision

Question 1

Qu’est-ce que la lumière?

Answer 1

Une bande étroite de radiation électromagnétique qui peut être conceptualisée comme une onde ou un flux de photons.

Question 2

Qu’est-ce qu’un photon?

Answer 2

Un quantum de lumière visible (ou autre forme de radiation électromagnétique) qui possède de propriétés matérielles (particule) et ondulatoires.

Question 3

Qu’est-ce que l’absorption?

Answer 3

Transfert de l’énergie lumineuse à une surface

Question 4

Qu’est-ce la réfraction?

Answer 4

Déviation des rayons lumineux qui traversent un milieu. Lunettes et lentilles sont basées sur le principe de réfraction

Question 5

Quelles sont quelques structures importantes de l’oeil?

Answer 5

• Structures de l’oeil les plus importantes: cornée, lentille (cristallin), rétine, muscles ciliaires et zonules de zinn
• Autres matières très importantes: humeur aqueuse et vitreuse
• Structures importantes de la rétine : Fovéa et disque optique

Question 6

Quelle quantité des rayons lumineux réussit à traverser la cornée, l’humeur aqueuse/vitreuse et la lentille?

Answer 6

Laissent passer 50% des rayons lumineux/lumière visible, donc déjà une perte de 50% de l’information

Question 7

Quelles sont les différentes caractéristiques de la cornée?

Answer 7

• Première étape de la réfraction
• Courbure participe à la déviation des rayons lumineux
• Distance focale : distance entre cornée et rétine, se mesure en mètres
• Normalement, la force/dioptrie normale de l’oeil est d’environ 60 dioptres

Question 8

À quoi sert le pouvoir de réfraction de la cornée?

Answer 8

• La réfraction est nécessaire pour concentrer la lumière sur la rétine, et la lentille joue un rôle très important dans ce phénomène
• Accommodation : le processus avec lequel la lentille change sa forme, ce qui modifie son pouvoir de réfraction
• Accommodation : si la lentille est plus étirée, son pouvoir de réfraction va changer car les rayons lumineux vont traverser plus de matière avant d’atteindre la rétine. L’accommodation fonctionne car les muscles ciliaires contrôlent l’épaisseur de la lentille

Question 9

Qu’est-ce que la presbytie?

Answer 9

Le cristallin (la lentille) perd de son élasticité avec l’âge et demeure mince

Question 10

Qu’est-ce que les muscles ciliaires?

Answer 10

• Organisé tout au long de la circonférence de l’oeil

- Sont responsables avec les zonules de l’accommodation

Question 11

Quelles sont les différentes caractéristiques de l’optique de l’oeil humain?

Answer 11

• Parfaitement sphérique : convergence parfaite des rayons lumineux
• Déformation : peut donner lieu à des conditions comme myopie et hypermétropie
• Hypermétropie : corrigée avec des lentilles convexes
• Myopie : corrigée avec des lentilles concaves

Question 12

Quelles sont les différents types de lentilles correctrices?

Answer 12

• Lentille convexe (+) : fait converger les rayons lumineux plus tôt/augmente la convergence pour corriger l’hypermétropie, condition dans laquelle les rayons lumineux convergent plus loin que la rétine
• Lentille concave (-) : fait converger les rayons lumineux plus tard/diminue la convergence pour corriger la myopie, condition dans laquelle les rayons lumineux convergent plus tôt que la rétine

Question 13

Qu’est-ce que l’astigmatisme?

Answer 13

• Résultat de la forme de la cornée
• Cornée a la forme d’un rayon de football américain, donc certains rayons lumineux vont paraître moins nets à cause de la forme de la cornée
• Cornée normale va être de forme sphérique

Question 14

Comment peut-on être considérée comme une personne aveugle au Canada?

Answer 14

• Au Canada, est considéré comme aveugle celui ou celle qui possède, après correction, une acuité de Snellen de 20/200 ou moins dans son meilleur œil (ou qui possède un champ de vision de moins de 20 deg.)
• 20/X :
• • Le numérateur est (presque) toujours 20 et désigne la distance (en pieds) entre l’observateur évalué et le tableau
• • Le dénominateur désigne la distance maximale à laquelle un observateur normal peut reconnaître une lettre reconnue par l’observateur évalué à une distance maximale de 20’.
• La plus grosse lettre dans un tableau de Snellen, habituellement un ‘’E’’, est reconnue à 200’ par un observateur normal

Question 15

Comment peut-on calculer la taille d’un objet sur la rétine?

Answer 15

• α = Angle visuel
• Taille de l’objet sur la rétine ⟶ Angle visuel (α)
• d = distance focale
• l = hauteur de l’objet
• tan(α/2) = (l/2)/d
• d = (l/2) / tan(α/2)
• l = 2dtan(α/2)
• α = 2 * atan[(l/2)/d]

Question 16

Comment est-ce que la distance d’un objet influence le deg. d’angle visuel?

Answer 16

• Lorsqu’un objet de 30cm se trouve à 600cm ou plus, il apparaît comme étant ‘’infini’’/très loin dans l’horizon
• Ainsi, pour tout objet, à partir d’une certaine distance, l’objet semble minuscule car les deg. d’angle visuel qu’il occupe dans le champ de vision est inférieur à 20’

Question 17

Quelles sont d’autres pathologies du médium oculaire?

Answer 17

• Cornée abimée, cataracte, présence de corps flottant dans l’humeur vitreuse
• Pas s’inquiéter des corps flottants, sont normaux

Question 18

Quelles sont quelques caractéristiques de la rétine?

Answer 18

• Structure à l’arrière de l’oeil
• 3 couches : ganglionnaires, granuleuse interne et photorécepteurs
• La rétine laisse passer environ 20% de la lumière, donc on a davantage de perte d’information lorsque on passe de l’humeur vitreuse à la rétine
• Photorécepteurs : cônes et bâtonnets
• Différentes composantes de la rétine : cellules ganglionnaires, cellules amacrines, cellules bipolaires, cellules horizontales et épithélium pigmenté

Question 19

Quelles sont les caractéristiques des vaisseaux sanguins de l’oeil et comment influence-t-il la vision?

Answer 19

• Font parti de la rétine
• Sont les seuls dans tout le corps qui sont observables directement
• Pas de photorécepteur sur le disque optique, fait en sorte qu’on ne voit pas à cet endroit là sur notre champ récepteur, donc aussi appelé tube aveugle
• Macula : centre de la rétine
• Fovéa : au centre de la macula, macula qui est la centre de la rétine, la ou la perception de la lumière est la plus aiguë et absence de vaisseaux sanguins sur la macula ce qui augmente la précision de la vision
• Système visuel rempli le tube aveugle avec les informations avoisinantes

Question 20

Quelles sont quelques maladies qui touchent la rétine?

Answer 20

Dégénérescence maculaire liée à l’âge :
- Prévalence : 10% chez les personnes ayant 66 à 74 ans
- La macula est progressivement détruite
- Débute avec la prolifération de drusens
- Forme sèche et humide
- Va avoir un impact sur la manière dont on perçoit les informations centrales, peut être comme une tache noire en plein milieu du champ de vision
Rétinite pigmentaire :
- Maladie génétique (prévalence : 1/5000)
- Perte des bâtonnets en premier
- Dans les cas graves, les cônes de la fovéa peuvent également être détruits
- Cécité totale dans les cas graves
- Va avoir un impact sur la vision périphérique, la vision peut être comme un tunnel, tout le champ de vision est noir sauf pour un point au centre

Question 21

Quelles sont les caractéristiques des cônes

Answer 21

• Utile à la vision photopique (forte luminosité, vision diurne)
• Bonne acuité visuelle
• Présent en grande quantité dans le fovéa (environ 2 degrés d’angle visuel)
• Permet la vision des couleurs (3 types de cône)

Question 22

Quelles sont les caractéristiques des photorécepteurs?

Answer 22

• Cônes ont plus de terminaisons synaptiques que bâtonnets
• Donc cônes vont pouvoir se connecter à plus de neurones que bâtonnets
• Les photorécepteurs sont responsables de la transduction (au niveau du segment externe)
• Transduction : Transformation du signal externe (e.g. la lumière) en signal électrique utilisable par le cerveau

Question 23

Quelles sont les caractéristiques des bâtonnets?

Answer 23

• Vision scotopique (faible luminosité, vision nocturne)
• Grande sensibilité à l’énergie lumineuse
• Faible acuité visuelle
• Présent en vision périphérique. Absent au niveau de la fovéa
• Ne permet pas la vision des couleurs. Vision en tons de gris (1 seul type de bâtonnet)

Question 24

Comment s’organise la densité des photorécepteurs en fonction de l’excentricité?

Answer 24

• 6 000 000 cônes
• 120 000 000 bâtonnets
• Fovéa = 50 000 cônes
• Très forte concentration des cônes sur la fovéa
• Les cônes sont plus fins et très dense dans la fovéa
• Lorsqu’on s’éloigne de la fovéa, la densité de cônes diminue drastiquement et la densité des bâtonnets augmente beaucoup dans les régions près de la fovéa, puis rediminue tranquillement plus on s’éloigne de la fovéa

Question 25

Comment convergent les axones des cellules ganglionnaires de la rétine vers le cortex?

Answer 25

• 1 million d’axones de cellules ganglionnaires convergent vers la tache aveugle et forment le nerf optique
• Donc 6 millions de cônes et 120 millions de bâtonnets convergent vers 1 millions de cellules ganglionnaires vers le nerf optique

Question 26

Qu’est-ce que la glaucome?

Answer 26

Une pression anormalement haute dans l’humeur aqueuse entraîne une hausse de pression dans l’œil ce qui mène à une diminution de l’irrigation sanguine dans la tête du nerf optique et, par suite, à une dégénérescence du nerf optique.

Question 27

Comment s’organise la convergence au niveau de la rétine?

Answer 27

• 126 millions de bâtonnets et de cônes convergent vers environ un million de cellules ganglionnaires
• Les bâtonnets convergent davantage que les cônes
• En moyenne 120 bâtonnets pour une cellule ganglionnaire
• En moyenne 6 cônes pour une cellule ganglionnaire (en vision périphérique)
• Chaque cône de la fovéa a une voie directe vers une cellule ganglionnaire

Question 28

Quel est le lien entre la convergence, les bâtonnets et la sensibilité?

Answer 28

• Les bâtonnets sont plus sensibles à la lumière que les cônes
• Mécanisme de sommation spatiale (i.e. convergence). L’input de plusieurs bâtonnets converge vers une seule cellule ganglionnaire. Augmente la probabilité que la cellule réponde à la stimulation
• Compromis : Par contre, les bâtonnets ne sont pas très bons pour percevoir les détails
• Nécessitent moins de lumière pour réagir
• Plus gros
• Convergence : comme un filtre, manière de sommer l’information de plusieurs cellules vers une seule

Question 29

Quel est le lien entre la convergence, les cônes et l’acuité?

Answer 29

• La fovéa permet une grande acuité car elle ne contient que des cônes
• Plus fins
• Les connexions une à une entre les cônes de la fovéa et les cellules ganglionnaires permettent une vision fine des détails
• Compromis : Besoin de plus de lumière pour répondre que les bâtonnets
• Plus on s’éloigne de la fovéa, plus notre acuité diminue

Question 30

Qu’est-ce que les champs récepteurs?

Answer 30

• Le champ récepteur visuel d’une cellule X est la région sur la rétine qui stimulée, a un effet sur le déclenchement de X
• Cônes et bâtonnets en possèdent

Question 31

Qu’est-ce que les champs récepteurs concentriques?

Answer 31

• Des effets excitateurs et inhibiteurs sont retrouvés dans les champs récepteurs
• Le centre et la périphérie des champs récepteurs s’organisent de sorte que :
• Centre excitateur/périphérie inhibitrice (une étoile!)
• Centre inhibiteur/périphérie excitatrice
• Cellules ganglionnaires P : 1 min d’angle visuel - 20 min d’angle visuel
• Cellules ganglionnaires M : 8 min d’angle visuel - 0.5 deg d’angle visuel

Question 32

À quoi servent les cellules ganglionnaires?

Answer 32

• À détecter des points claires ou foncés d’une certaine taille
• À transformer la luminance en contrastes locaux (i.e., en une illumination relative de deux régions adjacentes)

Question 33

Qu’est-ce que le contraste simultané?

Answer 33

• Illusion d’un changement de brillance due aux régions avoisinantes
• Les récepteurs stimulés par la région externe pâle envoient une grande quantité d’inhibition aux récepteurs stimulés par la région du centre
• Les récepteurs stimulés par la région externe foncé envoient une faible quantité d’inhibition aux récepteurs stimulés par la région du centre

Question 34

Qu’est-ce que les bandes de Mach?

Answer 34

• Illusion d’une augmentation ou d’une diminution de la luminance au bord des aires pâles ou foncées, respectivement
• Tous les récepteurs reçoivent de l’inhibition latérale de leurs voisins
• Dans le centre d’une aire de même luminance (A ou D), la quantité d’inhibition latérale est la même pour tous les récepteurs
• Par contre, les récepteurs situés à proximité d’une aire d’une autre luminance (B ou C) reçoivent plus ou moins d’inhibition

Question 35

Qu’est-ce que la grille de Hermann?

Answer 35

• Illusion de disques foncés au niveau des intersections alors que les corridors sont perçus comme plus clairs
• Les récepteurs situés aux intersections sont davantage inhibés que les récepteurs situés dans les corridors
• L’inhibition latérale diminue donc la réponse des récepteurs situés aux intersections ce qui amène la perception de disques foncés

Question 36

Comment est-ce que l’oeil s’adapte à l’obscurité?

Answer 36

• Le diamètre de la pupille peut varier selon un facteur de 4 (environ de 2mm à 8mm) laissant ainsi passer jusqu’à 16 fois plus de diamètre de lumière dans l’obscurité
• Même si ce type d’adaptation aide certainement, cela explique seulement une maigre partie de la capacité du système visuel à s’adapter à l’obscurité

Question 37

Comment peut-on mesurer l’adaptation à l’obscurité?

Answer 37

• On doit premièrement adapter l’observateur à la lumière
• La lumière est ensuite éteinte
• L’observateur doit ensuite ajuster l’intensité de la lumière (méthode d’ajustement) de sorte que celle-ci soit juste visible
• Observateur regarde un point de fixation mais porte attention à une lumière situé juste à côté
• La sensibilité à la lumière augmente en 2 étapes :
• • La première étape se fait en quelques minutes (3-6 minutes). Les cônes dominent mais atteignent rapidement leur sensibilité maximale (qui n’est pas très bonne par ailleurs)
• • Après 7 minutes, les bâtonnets commencent à dominer
• • La sensibilité des bâtonnets culminent après 25-30 minutes
• Taille de la pupille
• Équilibre photons/pigments visuels colorés

Question 38

Comment est-ce que toutes ces premières étapes de la vision se relie au pseudo-paradoxe de la perception?

Answer 38

• Si le monde est tel que nous le percevons, le cerveau est tel que nous le percevons
• Or 50% de la lumière visible ambiante traverse le médium oculaire *20% traverse les cellules de la rétine *moins de 1% de l’information dans les récepteurs rétiniens sort des cellules ganglionnaires = moins de 0,1% de l’information dans la lumière visible parvient au LGN
• Donc le monde n’est pas tel que nous le percevons