L'oeil humain

L'utilisation complète de l'information véhiculée par la lumière (intensité, formes, couleur, mouvement) n'est possible que pour les organismes dotés de cet organe prodigieux qu'est l'oeil. Il est constitué d'un dispositif optique chargé de former une image de la scène qui se trouve en face de lui, couplé à un dispositif chimique capable d'enregistrer cette image. Ceci ne serait rien s'il n'était suivi d'un dispositif électro-chimique capable de traiter l'information enregistrée, en l'occurrence le système nerveux et le cerveau; ce dernier sujet, nous ne ferons que l'effleurer malgré son extrême importance, pour nous concentrer sur le récepteur lui-même. Et pourtant... Tournez autour d'un objet : l'image que vous voyez change sans cesse, et pourtant la conception que vous en avez, elle, ne varie pas. Penchez la tête à gauche : le monde ne vous semble pas brusquement penché à droite. Fermez un oeil : le monde ne change toujours pas, et vous continuez à le "voir" en relief. Tout ceci nous semble naturel, aller de soi; mais il y derrière tout cela un formidable traitement de l'information, dont on sait encore peu de chose... Il y aurait là matière à un cours passionnant, mais ce n'est pas celui de cette année! Revenons donc, modestement, à notre oeil, cet l'objet sphérique que chacun connaît, et qui est formé des ensembles suivants :

• Une partie avant transparente (cornée, humeur aqueuse, cristallin) chargée de former l'image de la scène observée sur le fond de l'oeil. Pour cela, une lentille variable, le cristallin, adapte sa courbure sous le contrôle du cerveau jusqu'à ce que l'image soit nette sur la rétine. Un diaphragme, l'iris, laisse en son centre une ouverture variable, la pupille, qui permet de contrôler la quantité de lumière qui rentre dans l'oeil, évitant l'éblouissement, et assurant une finesse optimale de l'image; c'est, toujours, le cerveau qui juge et commande cela. Il est facile de voir l'iris en action : observez de près votre oeil dans un miroir, dans une pièce sombre; la pupille est alors largement ouverte (7mm de diamètre au maximum chez un sujet jeune). Sans bouger, dirigez ensuite le faisceau d'une lampe de poche sur votre visage, ou bien éclairez brillamment la pièce, et vous verrez votre iris se contracter instantanément et réduire la taille de la pupille pour éviter l'éblouissement, mais aussi pour profiter de cet afflux de lumière pour améliorer la qualité de l'image rétinienne (car plus la pupille est ouverte, moins les images projetées sur le fond de l'oeil sont de bonne qualité).

• Un remplissage par un milieu transparent permettant au globe oculaire de conserver sa forme sphérique : l'humeur vitreuse.

• Une membrane photo-sensible, la rétine, située au fond de l'oeil. Dans cette membrane, des organes spécialisés (cônes et bâtonnets) détectent l'intensité (pour les bâtonnets) ou à la fois l'intensité et la couleur (pour les cônes) de la lumière. La lumière a sur eux un effet chimique: certaines molécules instables sont perturbées par la lumière, et se réarrangent différemment quand elles sont illuminées. Des charges électriques précédemment fixées dans ces molécules sont ainsi libérées, et ceci produit un influx nerveux acheminé jusqu'au cerveau par le nerf optique qui sort de l'oeil dans sa partie arrière.

• Les deux nerfs optiques aboutissent finalement dans les centres de la vision, situés à la base arrière du cerveau. Celui-ci dispose ainsi d'une sorte de carte des intensités et des couleurs dans l'image formée sur la rétine, et donc dans la scène observée. Cette image est relativement grossière, mais le cerveau, qui dispose de capacités d'analyse et de synthèse incomparables, reconstruit une image fine, tridimensionnelle et animée à partir de la succession d'images fixes et sans épaisseur que lui donnent les deux yeux. Redisons encore que la puissance de reconstruction d'images du cerveau est extraordinaire, sa capacité à détecter les mouvements, à reconstruire le relief, à adapter la résolution de l'image (sa finesse) à l'intérêt qu'elle présente, sont largement incomprises; tout un pan de ce qu'on appelle bien pompeusement l'intelligence artificielle tente d'en comprendre les mécanismes; des robots capables de telles performances seraient d'un secours extrême dans toutes les situations où l'on ne peut placer un homme : espace, milieux dangereux où on ne mettrait même pas un immigré, tâches répétitives en milieu industriel pour lesquelles le SMIC lui-même semble excessif, etc...).

La rétine n'est pas uniforme, et la "tache jaune" située dans l'axe de l'oeil est optimisée pour donner les images les plus fines possibles, avec le maximum de discrimination des couleurs. Ceci est bien, car c'est là que se porte l'attention de la personne. Pour cela, cette région est très riches en cellules "cônes". Au contraire, les régions périphériques, sont plus spécialement constituées de bâtonnets, très adaptés à la détection des faibles lumières, et pas à la vison des couleurs. Ceci explique pourquoi on peut voir en vision latérale des sources lumineuses faibles (des étoiles par exemple) que l'on ne discerne plus dès qu'on tente de les fixer.

A l'inverse, là où les terminaisons nerveuses des cônes et des bâtonnets se regroupent pour constituer le nerf optique se trouve un endroit de la rétine où il n'y a aucune cellule photo-sensible : c'est le point aveugle de la rétine. Il est facile à mettre en évidence, par exemple sur l'œil droit. Il se trouve légèrement à gauche de la tache jaune, c'est à dire du centre de la rétine. Prenez une feuille de papier, sur laquelle vous marquez deux symboles : un gros point blanc et une croix blanche, sur une même ligne horizontale, espacés d'une dizaine de centimètres, le point sur la gauche; vous pouvez vous servir des symboles qui sont présentés ci-dessous sur l'écran, pour une première expérience.  

L'oeil est mobile dans son orbite, et sa position est contrôlée par six muscles implantés dans la sclérotique : deux contrôlent les mouvement latéraux, deux les mouvements verticaux, et les deux derniers assurent le maintien en rotation.