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Quel est l'avantage de l'image inversée sur la rétine ?

Quel est l'avantage de l'image inversée sur la rétine ?


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Récemment, j'ai appris que l'image du monde que nous voyons atteint en fait la rétine à l'envers. Cela est dû au fait que la rétine se trouve derrière le foyer de nos yeux.

J'ai deux questions:

  1. Lorsque la rétine se trouve derrière le foyer et que le cristallin de nos yeux a une forme sphérique, la gauche et la droite ne devraient-elles pas également être interverties ?

  2. Quel est l'avantage de cela? Pourquoi la rétine se trouve-t-elle derrière le foyer et non devant ? Ou cela n'a-t-il pas d'importance puisque notre cerveau n'est pas un véritable écran et qu'il ne s'agit que de la bonne interprétation des signaux électriques ?


L'image inversée sur la rétine peut ne présenter aucun avantage. Mais il y a un avantage avec l'objectif qui réfracte l'image à l'envers.

Notre lentille oculaire est de nature convexe. Voyons maintenant quel est l'avantage de la lentille convexe étant notre lentille oculaire.

Source : http://www.ivyroses.com/HumanBody/Eye/concave-and-convex-lenses.php

La lumière de l'objet, lorsqu'elle atteint la lentille convexe, est réfractée et "convergée" et est une "image réelle" et également "diminuée", mais le problème est qu'elle rend la lumière inversée.

Voyons maintenant ce qui se passe si notre lentille oculaire est une lentille concave.

Source : http://www.ivyroses.com/HumanBody/Eye/concave-and-convex-lenses.php

Dans ce cas, lorsque la lumière de l'objet à distance atteint la lentille, la lentille "diverge" la lumière, elle "agrandit" également l'image, mais elle produit une image "dressée" mais le problème majeur est que l'image est "virtuel".

Nous savons comment fonctionne l'évolution, elle sélectionne généralement l'option la plus avantageuse.

Cas - 1 : Si la lentille est convexe, le seul problème que l'œil doit gérer est que l'image est inversée. Cas - 2 : Mais si la lentille est concave, elle devrait faire converger la lumière divergente, elle devrait la diminuer et elle devrait aussi la rendre réelle.

Si l'on prend les deux cas en considération, le cas - 1 semble être facilement manipulable, c'est pourquoi nous avons une image inversée tombant dans la rétine. Il n'y a peut-être pas d'autre avantage spécifique qui lui est associé.


La rétine inversée et l'évolution des vertébrés : une perspective evo-devo

Résumé: La rétine inversée est une caractéristique de base de l'œil des vertébrés. Cela implique que les vertébrés doivent avoir un ancêtre commun avec une rétine inversée. Des deux groupes de cordés, les céphalochordés ont une rétine inversée et les urochordés une rétine directe. Étonnamment, des études génétiques récentes favorisent les urochordés comme l'ancêtre le plus proche des vertébrés. L'évolution d'organes de plus en plus complexes comme l'œil implique des modifications non seulement tissulaires mais aussi structurelles au niveau des organes. La façon dont ces modifications de configuration donnent lieu à un œil fonctionnel à n'importe quelle étape est encore sujette à débat et à spéculation. Nous proposons ici une séquence ordonnée d'événements phylogénétiques qui suit de près la séquence de formation des yeux développementaux chez les vertébrés existants. La complexité structurelle progressive a été clairement enregistrée au cours du développement des vertébrés à la période de l'organogenèse. Correspondant à la chaîne de complexité oculaire croissante chez les mollusques qui conduit à l'œil bicaméral de la pieuvre et à la séquence de développement chez les vertébrés, nous délimitons l'évolution parallèle de l'œil à deux chambres des vertébrés en commençant par un œil ectodermique précoce. Cette séquence permet des prédictions intéressantes concernant les yeux d'espèces intermédiaires non conservées. L'indice pour comprendre la rétine inversée des vertébrés et la similitude entre la séquence suivie par les mollusques et les cordés est la notion que l'œil dans les deux cas est une structure ectodermique, contrairement à une origine neuroectodermique exclusivement (de novo) dans l'œil des vertébrés. . Cette analyse place les céphalochordés comme la branche la plus proche des vertébrés contrairement aux urochordés, revendiqués comme une branche plus proche par certains chercheurs qui fondent leurs propositions sur une analyse génétique.

Mots clés: eyeil cameral origine ectodermique/neuroectodermique directe et rétine inversée œil vertébré/invertébré evo-devo

Reçu : 26 janvier 2018 Accepté : 08 février 2018 Publié : 28 mars 2018.


Quel est l'avantage de l'image inversée sur la rétine ? - La biologie

Michael J. Denton
Département de biochimie
Université d'Otago
Dunedin, Nouvelle-Zélande

L'un des cas classiques cités par les darwinistes de prétendue maladaptation dans la nature est la conception inversée de la rétine des vertébrés.

Dans tous les yeux non vertébrés, et dans les yeux pinéaux ou dorsaux des vertébrés primitifs, les photorécepteurs pointent vers la lumière. Cependant, dans l'œil latéral des vertébrés, les photorécepteurs pointent vers l'arrière de la lumière vers l'épithélium rétinien et les sinus sanguins choroïdiens. Cet arrangement nécessite le placement de la couche de cellules neurales - qui relaie l'image visuelle de la rétine au cerveau - entre les photorécepteurs et la lumière, et entraîne la tache aveugle où les axones de ces cellules neurales quittent la rétine pour le cerveau via le nerf optique.

Des générations de darwinistes ont saisi cet arrangement apparemment illogique et en particulier l'"angle mort" qui en résulte comme un cas de mauvaise adaptation. Les commentaires suivants de Dawkins sont typiques :

N'importe quel ingénieur supposerait naturellement que les cellules photoélectriques pointeraient vers la lumière, leurs fils remontant vers le cerveau. Il rirait à toute suggestion que les photocellules pourraient pointer loin de la lumière, avec leurs fils partant du côté le plus proche de la lumière. Pourtant, c'est exactement ce qui se passe dans tous les yeux des vertébrés. Chaque photocellule est en effet câblée à l'envers, ses fils dépassant du côté le plus proche de la lumière. Cela signifie que la lumière, au lieu d'avoir un libre passage vers les photocellules, doit traverser une forêt de fils de connexion, subissant vraisemblablement au moins une certaine atténuation et distorsion (en fait probablement pas beaucoup mais, c'est quand même le principe de la chose qui offenserait n'importe quel ingénieur bien rangé !)

La vision est une adaptation si importante chez les vertébrés supérieurs que si la rétine est effectivement « mal câblée » ou « mal conçue », cela poserait certainement, comme le laisse entendre Dawkins, un défi considérable à toute interprétation téléologique de la nature.

Cependant, l'examen des demandes énergétiques très élevées des cellules photoréceptrices de la rétine des vertébrés suggère qu'au lieu d'être un défi pour la téléologie, la curieuse conception inversée de la rétine des vertébrés peut en fait représenter une solution unique au problème de la fourniture du photorécepteur hautement actif. cellules de vertébrés supérieurs avec de grandes quantités d'oxygène et de nutriments.

Le photorécepteur de mammifère est capable de générer une réponse électrique mesurable à un seul photon de lumière - le faisceau minimal d'énergie lumineuse. Cette capacité remarquable dépend d'une cascade catalytique complexe constituée d'une série d'enzymes dans la cellule photoréceptrice qui amplifie massivement le signal initial - l'absorption par une seule molécule de rhodopsine d'un seul photon.2 Ce processus d'amplification nécessite de grandes quantités d'énergie métabolique. et par conséquent, la couche photoréceptrice a l'un des taux métaboliques les plus élevés de tous les tissus connus.3 La consommation d'oxygène de la rétine des mammifères (par gramme de tissu) est près de 50 % supérieure à celle du rein, trois fois supérieure à celle du cortex cérébral et six fois celle du muscle cardiaque.4 De plus, comme la majeure partie de l'activité métabolique de la rétine est concentrée dans la couche photoréceptrice5 -- comprenant moins de la moitié de la masse totale de la rétine -- il est clair que la demande en oxygène (par gramme des tissus) des photorécepteurs sont comparativement plus importants que ne le suggèrent ces estimations rétiniennes entières. Walls décrit les photorécepteurs dans son classique The Vertebrate Eye comme étant « gourmands » et avides de nutriments et d'oxygène (voir Fig. 2). En effet, la haute acuité et la haute sensibilité du système visuel chez les vertébrés supérieurs dépendent de manière critique des taux métaboliques très élevés des cellules photoréceptrices.

L'oxygène et les nutriments nécessaires à l'appétit métabolique vorace des photorécepteurs sont fournis par un lit capillaire unique, appelé choriocapillaire, qui est un réseau anastomosé de capillaires larges et aplatis qui forment une riche couche vasculaire située immédiatement à l'extérieur des photorécepteurs,7 séparés de eux uniquement par la couche de cellules épithéliales des cellules rétiniennes (RPE) et une membrane spéciale - la membrane de Bruch&# 146s - qui forment ensemble une barrière hautement sélective qui ne permet le passage dans la rétine que des métabolites et des nutriments nécessaires au fonctionnement de la RPE et cellules photoréceptrices. Ces capillaires sont beaucoup plus gros que les capillaires standard, ayant un diamètre compris entre 18 et 15050 microns.8 Ce réseau unique de canaux sanguins donne l'impression d'être spécialement adapté pour fournir à la couche photoréceptrice de grandes quantités de sang. De plus, la paroi des capillaires est atténuée du côté le plus proche des cellules photoréceptrices - une autre indication que leur objectif fondamental est la livraison rapide et efficace de nutriments à la couche photoréceptrice. Une belle illustration de ce lit capillaire unique, montrant en quoi il diffère d'un lit capillaire de type standard, est montrée dans Physiologie de l'œil d'Adler (voir Figure 1). la fourniture d'un approvisionnement copieux de sang aux photorécepteurs, c'est un fait surprenant et peu connu que jusqu'à 80% de l'apport sanguin à l'œil chez les mammifères est transporté par ces remarquables vaisseaux choroïdiens. (L'artère rétinienne qui pénètre dans l'œil par le disque optique et alimente la couche neurale - devant la couche photoréceptrice - ne transporte qu'environ 5 % de l'apport sanguin rétinien.)10 Comme le dit Walls, « le sang rempli la tubulure de la choroïde existe uniquement pour maintenir un flux sanguin riche dans la choriocapillaire et cette dernière existe uniquement pour nourrir la rétine - avec une référence particulière à la couche avide de bâtonnets-cônes.

Figure 1. Le réseau unique de la choriocapillaire, qui fournit le sang aux photorécepteurs, comme le montre une micrographie électronique à balayage de la choroïde du chat. Les artères choroïdiennes (A) et les veines (V) sont visibles sous la choriocapillaire. (D'après J.M. Risco et W. Noanitaya, Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 19 [1980]:5)

En raison du flux sanguin relativement important à travers le système capillaire choroïdien, il n'y a que 3% de différence de tension d'oxygène entre les extrémités artérielle et veineuse du système capillaire choroïdien. Ceci est pratiquement unique et contraste avec la plupart des systèmes capillaires où la diminution peut aller jusqu'à 50 %. Dans le cas du système rétinien, par exemple, la diminution de la teneur en oxygène entre les extrémités artérielle et veineuse est estimée à 38 % dans certaines études12. l'œil semble avoir adopté la stratégie consistant à « imprégner la choroïde de sang pour s'assurer que l'approvisionnement n'est jamais un problème. » En effet, les photorécepteurs sont pratiquement baignés de sang artériel à tout moment. Mais remarquablement, malgré cet apport sanguin très abondant, la tension en oxygène chute à travers le photorécepteur, passant de niveaux artériels proches dans les capillaires choroïdiens à près de zéro près des segments internes, une autre indication des exigences métaboliques très élevées de la phototransduction.14, 15

La capacité remarquable du système choriocapillaire unique à fournir de grandes quantités d'oxygène aux photorécepteurs a une conséquence importante - elle oblige la nécessité d'un réseau capillaire au sein de la couche photoréceptrice et cela permet à son tour aux cellules photoréceptrices d'être emballées étroitement ensemble, ainsi maximiser le pouvoir de résolution de l'œil. Il est également difficile d'imaginer comment un réseau capillaire de type standard pour transporter les quantités nécessaires de sang directement à travers la couche de cellules photoréceptrices pourrait être organisé sans provoquer au moins une diminution de la densité de compactage des photorécepteurs et une diminution conséquente du pouvoir de résolution. de l'oeil. (Il est intéressant de noter que dans tous les yeux de haute acuité connus, y compris les yeux composés d'insectes et d'autres arthropodes et les yeux de type caméra de divers groupes, y compris les céphalopodes et les photorécepteurs, sont étroitement liés et ne sont séparés ni par des vaisseaux sanguins ni par aucun autre type de tissus ou de structures intermédiaires.)

Figure 2. Représentation schématique de la rétine des vertébrés et de ses couches (la lumière entre par le haut du diagramme). Notez la proximité intime de la choriocapillaire avec les photorécepteurs, que la choriocapillaire alimente en sang. (D'après Adler Physiology of the Eye. [1987] C.V. Mosby Company. p. 185)

Pris ensemble, les preuves soutiennent fortement l'idée que la rétine inversée et sa conséquence majeure (le positionnement des photorécepteurs dans la partie externe de la rétine où ils sont en contact intime avec la choriocapillaire) est une adaptation spécifique conçue pour fournir des quantités abondantes de l'oxygène aux cellules photoréceptrices proportionnellement à leurs besoins énergétiques élevés - en particulier dans les groupes métaboliquement actifs tels que les oiseaux et les mammifères. Plutôt que d'être un cas de maladaptation, la rétine inversée est probablement un élément essentiel dans la conception globale du système visuel des vertébrés.

Cette conclusion est renforcée par la difficulté d'envisager d'autres moyens de fournir les quantités requises d'oxygène à la couche de cellules photoréceptrices si la rétine avait la conception typique non inversée du type de celle qui pourrait plaire à un ingénieur soucieux de l'ordre. 148

Le sang absorbe fortement la lumière, comme en témoigne le fait que dans la zone centrale ou région maculaire - qui est la partie à haute acuité visuelle de la rétine des vertébrés - la densité des artérioles et des capillaires rétiniens est souvent au minimum ou complètement exclue. . De là, nous pouvons immédiatement écarter une manière possible d'alimenter les photorécepteurs dans une rétine non inversée où le photorécepteur formerait la couche interne - pointant directement vers la lumière, c'est-à-dire en plaçant un système de vaisseaux sanguins de type choriocapillaire devant les cellules photoréceptrices, c'est-à-dire entre les photorécepteurs et la lumière. Alors qu'un tel arrangement pourrait bien fournir des quantités suffisantes d'oxygène aux photorécepteurs, la sensibilité et l'acuité d'un tel hypothétique "œil" seraient considérablement diminuées par le complexe hautement absorbant de vaisseaux sanguins positionnés entre la lumière et la couche photoréceptrice.

Le positionnement d'une choriocapillaire ou d'un système équivalent immédiatement derrière la couche photoréceptrice dans une rétine non inversée semblerait être une alternative possible pour fournir de l'oxygène aux photorécepteurs, mais un tel arrangement placerait l'épithélium rétinien dans une position désavantageuse pour mener à bien ses diverses fonctions. impliqué dans le soutien et le maintien des cellules photoréceptrices, y compris la phagocytose et le recyclage des disques photorécepteurs. Dans la rétine inversée, l'épithélium rétinien, situé entre la choriocapillaire et les photorécepteurs, est idéalement placé pour remplir ces fonctions et contrôler le flux de métabolites, dont la vitamine A, vers et depuis la choriocapillaire vers les bâtonnets et les cônes. En effet, dans la rétine inversée, l'épithélium rétinien et les sections externes des cellules photoréceptrices forment un compartiment métabolique relativement isolé et distinct scellé intérieurement par la membrane limitante extérieure et extérieurement par les cellules épithéliales elles-mêmes. De plus, dans la rétine inversée, l'épithélium, positionné entre les sinus sanguins de la choroïde et la rétine, peut fonctionner comme faisant partie de la barrière hémato-encéphalique générale contrôlant le flux de métabolites de la choroïde vers les régions internes de la rétine. La nécessité de maintenir une barrière hémato-encéphalique peut également atténuer le placement hypothétique d'un riche lit vasculaire entre la couche photoréceptrice et la rétine neurale.

Plus la conception de la rétine des vertébrés est approfondie, plus il apparaît que pratiquement toutes les caractéristiques sont nécessaires et qu'en repensant à partir des principes premiers un œil capable de la résolution la plus élevée possible (dans les contraintes imposées par la longueur d'onde de la lumière16) et de la sensibilité la plus élevée possible (capable de détecter un photon de lumière individuel), nous finirions par recréer l'œil des vertébrés - avec une rétine inversée et une choriocapillaire séparée de la couche photoréceptrice par une couche d'épithélium de soutien et ainsi de suite. (Une justification plus complète de ce point de vue n'est pas possible ici et est en cours de préparation pour publication ailleurs.)

Enfin, il y a la question fascinante de la pré-adaptation. Bien que tous les vertébrés aient la même conception inversée, la question intéressante se pose de savoir si la conception inversée est une nécessité pour une vision à haute résolution chez les vertébrés à sang froid tels que les poissons qui ont des taux métaboliques inférieurs à ceux des vertébrés à sang chaud tels que les mammifères et des oiseaux. Dans ce contexte, l'œil à haute résolution des céphalopodes, y compris le poulpe et le calmar, est instructif. Les céphalopodes ont une rétine non inversée typique dont le pouvoir de résolution est comparable à celui des yeux de nombreux vertébrés,17 ont des taux métaboliques similaires à ceux des poissons et d'autres vertébrés à sang froid (même si la capacité maximale en oxygène du sang des céphalopodes n'est qu'un tiers celui d'un poisson)18 et habitent un milieu aquatique semblable à celui de nombreux poissons. Cela implique fortement que la vision de haute acuité dans les yeux des vertébrés à sang froid serait possible avec une rétine non inversée et que ce n'est que dans le cas des espèces de vertébrés supérieurs et à sang chaud où les taux métaboliques sont beaucoup plus élevés que la disposition inversée pour amener les photorécepteurs adjacents aux vaisseaux choroïdiens est une nécessité pour la phototransduction. En d'autres termes, la conception rétinienne inversée n'est presque certainement pas une nécessité adaptative chez les vertébrés à sang froid.

Il semblerait que plutôt que d'être l'une des preuves classiques de l'évolution non dirigée et de la maladaptation, l'inversion de la rétine soit en fait très problématique en termes de modèles d'évolution non dirigés. Pourquoi, sur n'importe quel modèle non orienté, un tel arrangement improbable et improbable - unique dans le règne animal - est-il apparu il y a quelque 600 millions d'années chez le plus ancien des vertébrés qui n'avaient vraisemblablement pas besoin d'une vision de haute acuité et selon toute probabilité possédaient des photorécepteurs avec des taux métaboliques peut-être un ou deux ordres de grandeur inférieurs à ceux des vertébrés à sang chaud supérieurs aujourd'hui ? Si la rétine non inversée fonctionne si bien pour les céphalopodes à sang froid, pourquoi l'évolution s'est-elle donné tant de mal pour inverser la rétine chez les vertébrés à sang froid ? Et est-ce vraiment un hasard si ce curieux événement a abouti à une adaptation qui s'est avérée essentielle pour une vision de haute acuité chez les vertébrés terrestres les plus avancés qui sont apparus sur terre bien après ce choix remarquable.

Plutôt que d'être un cas de maladaptation, la conception inversée de la rétine des vertébrés semblerait être un cas classique de pré-adaptation - où une ancienne adaptation a été «choisie» bien avant que son utilité ne soit nécessaire. C'est une preuve de conception et de prévoyance dans la nature plutôt qu'une preuve de hasard. De toute évidence, tous les ingénieurs « bien rangés » ne font pas les choses correctement.

Remarques

1. Dawkins, Richard (1986). L'horloger aveugle. Londres : Penguin Books pp. 93-94. retour au texte

2. Alberts, B., Bray, D., Lewis, R., Raff, M., Roberts, K., Watson, J.D. (1989). Biologie moléculaire de la cellule . New York : Garland Publishing, 1104-1108. retour au texte

3. Futterman, S. (1975). Métabolisme et photochimie dans la rétine, in Adler&# 146s Physiology of the Eye , 6e édition, éd. R.A. Moïse. Saint-Louis : C.V. Mosby Company, p. 406-419 p. 406. retour au texte

4. Whikehart, D.R. (1994). Biochimie de l'oeil. Boston : Butterworth-Heinemann, p. 73. retour au texte

6. Walls, G.L. (1963). L'œil des vertébrés. New York : Hafner Publishing Company p. 652. retour au texte

7. Henkind, P., Hansen, R.I., Szalay, J. (1979). Circulation oculaire, in Physiologie de l'œil humain et du système visuel, éd. Dossiers R.R.. Maryland : Harper & Row Publishers, p. 98-155 p. 119. retour au texte

8. Peyman, A.G., Sanders, D.R., Goldberg, M.F. (1987). Principes d'ophtalmologie, volume 1. Philadelphie : W.B. Saunders (Première édition indienne, Jaypee Brothers, N. Delhi, Inde) p. 41. retour au texte

9. Alm, A. (1992). Circulation oculaire, in Adler&# 146s Physiology of the Eye , 9e édition, éd. W.M. Cerf. Saint-Louis : C.V. Mosby Year Book pp. 198-227 figure 6-7, p. 202. retour au texte

13. McIlwain, T.J. (1996). Une introduction à la biologie de la vision . Cambridge : Cambridge University Press voir p. 14. retour au texte

15. Alm, op. cit. figue. 6-17, p. 212. retour au texte

16. Denton, M.J. (1998). Le destin de la nature. New York : The Free Press voir la discussion au chapitre 3. retour au texte

17. Wells, M.J. (1962). Cerveau et comportement chez les céphalopodes. Cambridge : Heinemann p. 49. retour au texte

Copyright & COPIE 1999 Michael J. Denton. Tous les droits sont réservés. Droit d'auteur international garanti.
Date du fichier : 6.1.99


Mécanique et Optique

Dispositif

Le dispositif BIO se compose d'un serre-tête, d'une lentille binoculaire avec miroirs et d'une source lumineuse (voir schéma). L'examinateur porte l'appareil en positionnant le serre-tête autour de sa tête de manière à ce que les lentilles binoculaires se trouvent directement devant ses yeux. Les miroirs de l'appareil divisent la lumière réfléchie vers l'examinateur afin que l'image puisse être présentée à chacun des yeux de l'examinateur. La lumière est entre les yeux du médecin juste au-dessus de l'arête du nez.

Lentilles de condensation à main

Pendant l'utilisation, une « lentille à condensation » à main est tenue par l'examinateur, à quelques centimètres au-dessus de l'œil du patient.  Le but de cette lentille est de « regrouper » les rayons lumineux sortant des yeux du patient qui sont divergents en raison de la puissance de la cornée.  Cet objectif présente une image réelle inversée horizontalement et verticalement devant l'objectif à condensation portatif (côté vers l'examinateur). La puissance de l'objectif à condensation   détermine trois éléments : la distance de visualisation, le grossissement et le champ de vision. Les lentilles typiques utilisées ont une plage de : +14D à +30D (D=dioptrie).  À mesure que la puissance dioptrique de la lentille augmente, le grossissement diminue et le champ de vision augmente. Les lentilles de faible puissance (c'est-à-dire +14D à +18D) offrent un fort grossissement mais un champ de vision relativement plus petit, et en dessous d'environ +20D, la lentille doit être tenue plus loin de l'œil du patient, ce qui peut être difficile pour certains examinateurs. Il existe de nombreux types de lentilles que les médecins utilisent également. Les lentilles asphériques sont des lentilles polyvalentes générales qui sont utilisées lorsque vous ne recherchez rien de spécifique.

Le grossissement d'une lentille BIO spécifique est grossièrement déterminé par 60/la puissance de la lentille. Ainsi, un objectif +20D aurait un grossissement de 60/20 = 3X. La lentille 20D est la lentille la plus couramment utilisée pour BIO chez les adultes. Pour l'examen de la rétinopathie des patients prématurés, la lentille 28D est préférée.

Filtres

Les appareils BIO   peuvent inclure des filtres. Un filtre jaune offre une protection à l'utilisateur en raison de la diminution de l'intensité de la lumière entrant dans l'œil du patient et peut même offrir une protection à la rétine du patient ou apporter un confort au patient. Les filtres sans rouge peuvent être utilisés pour visualiser le sang, les membranes, les nouveaux vaisseaux, les défauts de la couche de fibres nerveuses rétiniennes et mettent en évidence les parties blanchâtres de la rétine, le cas échéant. Les filtres bleu cobalt peuvent être utilisés pour voir plus clairement l'œil après une angiographie à la fluorescéine, et peut être utilisé pour faire une angioscopie à la fluorescéine (BIO de la rétine périphérique avec filtre bleu pour rechercher de nouveaux vaisseaux périphériques après que le patient a reçu de la fluorescéine sodique par voie intraveineuse).


Contenu

Les images rémanentes négatives sont causées lorsque les photorécepteurs de l'œil, principalement appelés bâtonnets et cônes, s'adaptent à la surstimulation et perdent leur sensibilité. Des preuves plus récentes suggèrent qu'il existe également une contribution corticale. [3] Normalement, l'image surstimulante est déplacée vers une nouvelle zone de la rétine avec de petits mouvements oculaires appelés microsaccades. Cependant, si l'image est grande ou si l'œil reste trop stable, ces petits mouvements ne suffisent pas à maintenir l'image en mouvement constant vers de nouvelles parties de la rétine. Les photorécepteurs qui sont constamment exposés au même stimulus finiront par épuiser leur réserve de photopigment, entraînant une diminution du signal au cerveau. Ce phénomène peut être observé lors du passage d'un environnement lumineux à un environnement sombre, comme marcher à l'intérieur par une belle journée neigeuse. Ces effets s'accompagnent d'adaptations neurales dans le lobe occipital du cerveau qui fonctionnent de manière similaire aux ajustements de la balance des couleurs en photographie. Ces adaptations tentent de maintenir une vision cohérente dans un éclairage dynamique. L'affichage d'un arrière-plan uniforme alors que ces adaptations se produisent encore permettra à un individu de voir l'image rémanente, car des zones de vision localisées sont toujours traitées par le cerveau à l'aide d'adaptations qui ne sont plus nécessaires.

La théorie trichromatique de Young-Helmholtz de la vision des couleurs a postulé qu'il y avait trois types de photorécepteurs dans l'œil, chacun sensible à une gamme particulière de lumière visible : les cônes de courte longueur d'onde, les cônes de longueur d'onde moyenne et les cônes de longue longueur d'onde. La théorie trichromatique, cependant, ne peut pas expliquer tous les phénomènes d'image rémanente. Plus précisément, les images rémanentes sont la teinte complémentaire du stimulus d'adaptation, et la théorie trichromatique ne tient pas compte de ce fait. [4]

L'échec de la théorie trichromatique à prendre en compte les images rémanentes indique le besoin d'une théorie du processus opposant telle que celle formulée par Ewald Hering (1878) et développée par Hurvich et Jameson (1957). [4] La théorie du processus de l'adversaire affirme que le système visuel humain interprète les informations de couleur en traitant les signaux des cônes et des bâtonnets de manière antagoniste. La théorie de la couleur de l'adversaire suggère qu'il existe trois canaux adverses : le rouge contre le vert, le bleu contre le jaune et le noir contre le blanc. Les réponses à une couleur d'un canal adverse sont antagonistes à celles de l'autre couleur. Par conséquent, une image verte produira une image rémanente magenta. La couleur verte fatigue les photorécepteurs verts, ils produisent donc un signal plus faible. Tout ce qui donne moins de vert est interprété comme sa couleur primaire appariée, qui est le magenta, c'est-à-dire un mélange égal de rouge et de bleu. [ citation requise ]

Exemple de film qui produit une illusion de distorsion après l'avoir regardé et détourné le regard. Voir Effet de mouvement. [ citation requise ]

Les images rémanentes positives, en revanche, apparaissent de la même couleur que l'image d'origine. Ils sont souvent très brefs, durent moins d'une demi-seconde. La cause des images rémanentes positives n'est pas bien connue, mais reflète peut-être une activité persistante dans le cerveau lorsque les cellules photoréceptrices rétiniennes continuent d'envoyer des impulsions neurales au lobe occipital. [5]

Un stimulus qui provoque une image positive déclenchera généralement une image rémanente négative rapidement via le processus d'adaptation. Pour expérimenter ce phénomène, on peut regarder une source lumineuse brillante puis détourner le regard vers une zone sombre, par exemple en fermant les yeux. Au début, une image rémanente positive devrait s'estomper, probablement suivie d'une image rémanente négative qui peut durer beaucoup plus longtemps. Il est également possible de voir des images rémanentes d'objets aléatoires qui ne sont pas brillants, seules celles-ci durent une fraction de seconde et passent inaperçues pour la plupart des gens. [ citation requise ]

Une image rémanente en général est une illusion d'optique qui fait référence à une image qui continue d'apparaître après que l'exposition à l'image originale a cessé. La visualisation prolongée du patch coloré induit une image rémanente de la couleur complémentaire (par exemple, la couleur jaune induit une image rémanente bleutée). L'effet « image rémanente sur une forme vide » est lié à une classe d'effets appelés effets de contraste. [ citation requise ]

Dans cet effet, une forme vide (blanche) est présentée sur un fond coloré pendant plusieurs secondes. Lorsque la couleur d'arrière-plan disparaît (devient blanche), une couleur illusoire similaire à l'arrière-plan d'origine est perçue dans la forme. [ citation requise ] Le mécanisme de l'effet n'est pas encore clair et peut être produit par un ou deux des mécanismes suivants :


Quel est l'avantage de l'image inversée sur la rétine ? - La biologie

La façon dont l'œil focalise la lumière est intéressante, car la plus grande partie de la réfraction n'est pas effectuée par le cristallin lui-même, mais par l'humeur aqueuse, un liquide au-dessus du cristallin. La lumière est réfractée lorsqu'elle entre dans l'œil par ce liquide, réfractée un peu plus par le cristallin, puis un peu plus par l'humeur vitrée, la substance gélatineuse qui remplit l'espace entre le cristallin et la rétine.

L'objectif est essentiel pour former une image nette, mais c'est l'une des caractéristiques les plus étonnantes de l'œil humain, qu'il peut ajuster si rapidement lors de la mise au point d'objets à différentes distances. Ce processus d'ajustement est connu sous le nom d'accommodation.

Considérons l'équation de la lentille :

Avec un appareil photo, l'objectif a une distance focale fixe. Si la distance de l'objet est modifiée, la distance de l'image (la distance entre l'objectif et le film) est ajustée en déplaçant l'objectif. Cela ne peut pas être fait avec l'œil humain : la distance image, la distance entre le cristallin et la rétine, est fixe. Si la distance de l'objet est modifiée (c'est-à-dire que l'œil essaie de faire la mise au point sur des objets situés à des distances différentes), la distance focale de l'œil est ajustée pour créer une image nette. Cela se fait en changeant la forme du cristallin, un muscle connu sous le nom de muscle ciliaire fait ce travail.

Corriger la myopie

Une personne myope ne peut créer que des images nettes d'objets proches. Les objets plus éloignés semblent flous parce que l'œil les amène à se concentrer sur un point devant la rétine.

Nous avons besoin d'une lentille divergente pour faire diverger les rayons lumineux juste assez pour que, lorsque les rayons convergent par l'œil, ils convergent vers la rétine, créant une image focalisée.

Corriger l'hypermétropie

Une personne hypermétrope ne peut créer des images claires que d'objets éloignés. Les objets proches sont mis au point derrière la rétine, c'est pourquoi ils semblent flous.

Une lentille convergente est utilisée, permettant une mise au point nette des images au niveau de la rétine.


Comment la lumière traverse l'œil

Pour voir, il faut avoir de la lumière. Alors que nous ne comprenons pas parfaitement toutes les différentes propriétés de la lumière, nous avons une idée de la façon dont la lumière se déplace.

Un rayon lumineux peut être dévié, réfléchi, courbé ou absorbé, selon les différentes substances qu'il rencontre.

Lorsque la lumière traverse l'eau ou une lentille, par exemple, son chemin est courbé ou réfracté. Certaines structures oculaires ont des propriétés de réfraction similaires à celles de l'eau ou des lentilles et peuvent courber les rayons lumineux en un point de focalisation précis essentiel pour une vision nette.

La plus grande réfraction dans l'œil se produit lorsque les rayons lumineux traversent la surface avant incurvée et claire de l'œil (cornée). La lentille naturelle eye&aposs courbe également les rayons lumineux. Even the tear film on the surface of the eye and the fluids inside the eye (aqueous humor and vitreous) have some degree of refractive ability.


Resolution of the Human Eye

The human eye is a sense organ that allows vision and is capable to distinguish about 10 million colors.

Objectifs d'apprentissage

Describe field of view and color sensitivity of the human eye

Points clés à retenir

Points clés

  • The retina of human eye has a static contrast ratio of around 100:1 and a dynamic contrast ratio of about 1,000,000:1.
  • The eye includes a lens not dissimilar to lenses found in optical instruments, such as cameras.
  • The approximate field of view of an individual human eye is 95° away from the nose, 75° downward, 60° toward the nose, and 60° upward, allowing humans to have an almost 180-degree forward-facing horizontal field of view.

Mots clés

  • static contrast ratio: Luminosity ratio of the brightest and darkest color the system is capable of processing simultaneously at any instant of time.
  • dynamic contrast ratio: Luminosity ratio of the brightest and darkest color the system is capable of processing over time (while the picture is moving).
  • field of view: The angular extent of what can be seen, either with the eye or with an optical instrument or camera.

The human eye is an organ that reacts to light in many circumstances. As a conscious sense organ the human eye allows vision rod and cone cells in the retina allow conscious light perception and vision, including color differentiation and the perception of depth. The human eye can distinguish about 10 million colors. A model of the human eye can be seen in.

Schematic Diagram of the Human Eye: Structure of the eye and closeup of the retina.

The retina of human eye has a static contrast ratio of around 100:1 (about 6.5 f-stops). As soon as the eye moves, it re-adjusts its exposure, both chemically and geometrically, by adjusting the iris (which regulates the size of the pupil ). Initial dark adaptation takes place in approximately four seconds of profound, uninterrupted darkness full adaptation, through adjustments in retinal chemistry, is mostly complete in thirty minutes. Hence, a dynamic contrast ratio of about 1,000,000:1 (about 20 f-stops) is possible. The process is nonlinear and multifaceted, so an interruption by light starts the adaptation process over again. Full adaptation is dependent on good blood flow (thus dark adaptation may be hampered by poor circulation, and vasoconstrictors like tobacco).

The eye includes a lens not dissimilar to lenses found in optical instruments (such as cameras). The same principles can be applied. The pupil of the human eye is its aperture. The iris is the diaphragm that serves as the aperture stop. Refraction in the cornea causes the effective aperture (the entrance pupil) to differ slightly from the physical pupil diameter. The entrance pupil is typically about 4 mm in diameter, although it can range from 2 mm (f/8.3) in a brightly lit place to 8 mm (f/2.1) in the dark. The latter value decreases slowly with age older people’s eyes sometimes dilate to not more than 5-6mm.

The approximate field of view of an individual human eye is 95° away from the nose, 75° downward, 60° toward the nose, and 60° upward, allowing humans to have an almost 180-degree forward-facing horizontal field of view. With eyeball rotation of about 90° (head rotation excluded, peripheral vision included), horizontal field of view is as high as 170°. About 12–15° temporal and 1.5° below the horizontal is the optic nerve or blind spot which is roughly 7.5° high and 5.5° wide.


6 réponses 6

It is not meaningful to talk about your brain processing something as 'right-side up"' or 'upside-down'. The 'images' in your brain are just collections of neural activations, and not actual pictures. Thus they cannot have an orientation. The only meaningful way to test your question is to try flipping the input the brain receives and seeing if it can cope.

Fortunately, the brain est capable of flipping your visual field if required as measured through perceptual adaptation experiments using inversion glasses. This has been demonstrated very drastically in studies, by for instance requiring a participant to wear inversion glasses for a long time. At first they are confused, and unable to orient themselves and do basic tasks, however after enough time the brain can adopt enough to even do activities like riding a bike. This suggests that from the only way you can measure things (i.e. behaviorally) the brain is capable of adapting to an upside down world (some participants even reported that after extended use the world even seemed "right side up"). This is functionally equivalent to the brain being able to process your visual information in either orientation. If it is capable of processing in either orientation, the question of "does my brain flip the image" becomes a pseudo-question and unanswerable.

Les références

Taylor, J. G. (1962). The behavioral basis of perception. New Haven: Yale University Pres

Harris, C.S. (1965) "Perceptual adaptation to inverted, reversed, and displaced vision." Psychological Review 72(6): 419-444. [pdf]]

Di Paolo, E.A. (2003) "Organismically-inspired robotics: homeostatic adaptation and teleology beyond the closed sensorimotor loop",

I think part of what makes this question confusing is the use of expressions like "what the eye sees", "what the brain sees" and "what the frog's eye tells the frog's brain". Nobody sees anything except the experiencing subject. When one stops thinking that the brain (or some visual-system part of the brain) observes the image on the retina, then the question of whether anything is being flipped becomes meaningless.

As regards perceptual adaptation, it is interesting to note that it is not universal. In Sperry's famous frog-eye-inversion experiment, the frogs never adapted.

  • Roger W. Sperry (1943). Effect of 180 Degree Rotation of the Retinal Field on Visuomotor Coordination. The Journal of Experimental Zoology 92 (3): 263–279

The fact that the image does not appears upside-down has to do with the way visual information is processed in the brain. In his book, Jeff Hawkins argues that the low-level visual features on the retina (being upside down, distorted, and changing rapidly) are lost in the process of forming invariant representation. And it's those representations that we experience consciously.

The light receptors in your retina are unevenly distributed. They are densely concentrated in the fovea at the center, and get gradually sparser out in the periphery. In contrast, the cells in the cortex are evenly distributed. The result is that the retinal image relayed onto the primary visual area, V1, is highly distorted [and upside-down, if you will]. When your eyes fixate on the nose of a face versus on an eye of the same face, the visual input is very different, as though it is being viewed through a distorting fisheye lens that is jerking violently to and fro. Yet when you see the face, it doesn't appear distorted, and it doesn't appear to be jumping around. Most of the time you aren't even aware that the retinal pattern has changed at all, let alone so dramatically. You just see "face." (Figure 2b shows this effect on a view of a beach landscape.) This is a restatement of the mystery of invariant representation we talked about in chapter 4, on memory. What you "perceive" is not what V1 sees. How does your brain ever know it is looking at the same face, and why don't you know the inputs are changing and distorted?

The process of forming invariant representations is explained in the book, but I won't quote it there because its quite long.

There are many transformations between the light hitting your retina and your perception of the world.

The signals from your retina initially travel through the visual pathways to reach your visual cortex, where visual information is processed. The representation of this visual information in your brain is also shaped by other brain activity representing your other senses (sound, touch, etc) and also internal processes like your current mood or expectations.

By the time all of this information is incorporated into your conscious perception, the orientation of the photons as they hit your retina is gone and all you have is your brain's interpretation of the world around you.

Il est not the case that the brain flips the retinal image, nor does it have to, nor are there any images in the brain like there are on the retina. Il est just as meaningless to say that the retinal image is upside down in relation to the orientation of our perceptions.

Richard L. Gregory gives a nice explanation:

It is generally accepted that this does not need a special compensation mechanism because retinal images are not seen, as objects are seen […]. A compensating mechanism is not needed as they are not objects of perception but rather one stage of processing lying between objects and vision. […] When the head is tilted, the world remains upright. This extends to standing on one's head, when the retinal image is reversed and yet up and down remain normal. (Richard L. Gregory (2004): Illusions, In: The Oxford Companion to the Mind, 2nd Edition, p. 429).

Another way to grasp this issue is by the difference of physical space and phenomenal space, as Norbert Bischof does:

We thus have to distinguish a physical space, in which our body is located and the brain processes take place, and a space experience which the phenomenal world is embedded in. [… Both] cannot be localized in relation to one another. There is no superordinate coordinate system which they can be jointly fit into. They are […] »incommensurable«, which literally means there is no common scale that could be applied to both. […] (Norbert Bischof (2009): Psychologie, 2nd Edition, pp. 48–49, my translation).

Bischof goes on to state that the retinal image and the consciously experienced phenomenon can not possibly be integrated within one and the same space in the first place, and thus don't stand in any spatial relation whatsoever.

In the image below (related to a chimpanzee) one can clearly see that a dotted actual image, though somewhat distorted, is visible in the neural network structure of the visual system:

The left picture is the picture as it is in the real world. It's inverted on the monkey's retina. Clearly, the image has the same inverted orientation as the image projected on the retina (compare the numbers and letters between both pictures). It is most likely, because of the close resemblance between humans and chimpanzees, that this process also takes place in the visual cortex of our brains.

Maybe more clarity can be achieved if we project an arrow (point up) on our retina, with an angle of 45 degrees with respect to a vertical (or horizontal) line and see (with the same technique used to produce the image shown here) what's the orientation of the arrow in our visual system. My guess, on the basis of these pictures, is that the orientation is the same as the orientation of the arrow on the retina, which means the brain uses other mechanisms to turn the image upside-down.

To invert the external image (which, again, I believe can't be achieved by the visual system itself, but maybe over a long period of time this pouvez happen, and only experiments can confirm this) according to me is necessary because the image is projected inverted on the retina. If we don't invert it again we are disorientated. As a counterargument, you can ask (as the OP does) why we have to invert the projected image again and we can perceive the inverted image in the brain as the correct non-inverted image and not the non-inverted image. But I think the inversion of an inversion returns the true orientation of the image in the real world. We don't walk on ceilings in the opposite directions of our moving feet).


The Parts and Function of the Human Eyes

Vision is the ability of some living organisms to perceive, to distinguish and to interpret luminous stimuli.

Vision is important on earth mainly in terrestrial and superficial aquatic habitats, because our planet is intensely exposed to sunlight and therefore light and colors become ways to distinguish objects present in the environment, even at distance. This distinction provided new survival strategies for organisms, new protection mechanisms against external dangers, new ways to find food and to communicate with other individuals, new types of courting and reproduction behaviors, etc. Overall, it created new possibilities of interaction with the surroundings and increased the capacity to explore new ecological niches. 

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2. How does photosensitivity in cnidarians, annelids and worms differ from that of insects, cephalopods and vertebrates?

Cnidarians, annelids and worms contain photoreceptor cells organized into ocelli or diffusely dispersed in the body. These animals do not perceive images.

Among insects, cephalopods and vertebrates, the photoreceptor cells are part of more sophisticated structures, the eyes, which are able to form images and send them to the nervous system.

The Structure of the Human Eyes

3. What structures compose the human vision apparatus?

The organs of the human visual apparatus are the eyes, the optic nerves and the visual areas of the brain (located in the occipital lobes of both hemispheres). 

4. What are the main structures of the human eye?

The main structures of the human eye are the cornea, the iris, the pupil, the ciliary muscles, the crystalline lens and the retina (the space between the crystalline lens and the retina within the eyeball is filled with the vitreous humor).

5. What is the function of the iris and of the pupil?

The iris works like the diaphragm of a camera, since it has muscles that contract or relax, varying the diameter of the pupil. When the intensity of light increases, the parasympathetic nervous system commands the pupil to contract and when there is a shortage of light, the sympathetic nervous system stimulates the dilation of the pupils. These movements depend upon the muscles of the iris.

6. Photoreceptor cells are cells that sense light. In which part of the human visual system are they located? How do these cells work?

Photoreceptor cells form the retina, a lamina that covers the internal posterior region of the eyeball. The photosensitive cells of the retina are divided into two types: cone cells and rod cells. These cells contain pigments that sense specific light wave ranges (frequencies) and trigger action potentials transmitted by the optic nerves to the visual area of the brain.

7. Since visual images are projected in an inverted manner on the retina why don't we see things upside down?

Since the crystalline lens is a convex spherical lens, it forms inverted images on the retina (every converging lens forms inverted images). The inverted information is transmitted via the optic nerves to the occipital cerebral cortex, which contains the visual area of the brain. In the brain. the interpretation of the image takes place and the inverted information is corrected.

8. What type of structure is the crystalline lens? Quelle est sa fonction ?

The crystalline lens is a converging spherical lens. This natural lens has the function of projecting images of objects onto the retina.

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Vision Accommodation and Diseases

9. What is visual accommodation?

Visual accommodation is the phenomenon of varying the curvature of the crystalline lens to make the variation of its refractivity possible, as to adjust the images of objects exactly onto the retina. Visual accommodation is accomplished by the action of the ciliary muscles.

Focused vision depends on visual accommodation because, if the images are not projected onto the retina and are projected in front of it or behind it instead, they will appear blurred. The closer an object is, the more the ciliary muscles must compress the crystalline lens (increasing its curvature) and the more distant an object is, the more the ciliary muscles will relax.

10. What are the near point and far point of vision?

The near point is the closest distance between an object and the eye that allows the formation of a focused image or rather, it is the point at which the ciliary muscles are at their maximum contraction. The far point is the most distant point from the eye at which an object can be located and seen in a focused manner that is, it is the situation of maximum relaxation of the ciliary muscles. The zone between the near point and the far point is called the accommodation zone.

11. How can the visual deficiencies known as myopia and hypermetropia be optically explained?

Myopia is the visual condition in which images are formed before (in front of) the retina. Hypermetropia is the visual condition in which the point of image formation is beyond (behind) the retina. In reality, myopia is due to an increase in the distance between the retina and the crystalline lens, mainly caused by a slight flattening of the eyeball. In hypermetropia, the retina is too close to the crystalline lens due to a slight shortening of the eyeball.

In myopia, the near point and the far point of vision are closer (the refractivity of the crystalline lens corresponding to the maximum distension capacity of the ciliary muscles is not enough to provide visual accommodation). In hypermetropia, the ciliary muscles are not able to contract more to compensate for the inadequate position of the retina, meaning that the near point becomes more distant.

12. What are presbyopia and astigmatism?

Presbyopia is the visual impairment in which the strength of the ciliary muscle is lost, thus reducing the capability of the crystalline lens to adjust images of close objects onto the retina. In presbyopia, the near point of vision becomes more distant. This disease generally occurs in the elderly.

Astigmatism is caused by refractive structures of an irregular shape, mainly the cornea. In astigmatism, a single object-point may produce more than one image on the retina and, as a result, the vision becomes distorted.


Voir la vidéo: Matalahiilihydraattiset ruuat: 5 parasta kalaa syödä (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Al-Ahmar

    Absolument avec vous, il est d'accord. Quelque chose y est et c'est une bonne idée. C'est prêt pour te soutenir.

  2. Wisnu

    Opinion très drôle

  3. Wacfeld

    Je m'excuse, mais cette variante ne m'approche pas. Qui d'autre, qu'est-ce qui peut inciter?

  4. Odel

    Une coïncidence complètement coïncidente

  5. Macmaureadhaigh

    Bon article :) Vous n'avez tout simplement pas trouvé de lien vers le blog RSS?

  6. Daly

    Pour une matinée positive, j'ai juste besoin de lire quelques articles dans ma section préférée sur votre blog



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