Les illusions qui naissent dans la rétine

Harbi Yassin, El ftouhi Lamiaa, Barrientos Léo
17 févr. 2015
4 min de lecture

Avant d’expliquer les illusions qui naissent dans la rétine, il est indispensable de comprendre comment une image arrive jusqu’à cette dernière.

a) Comment une image parvient-elle sur la rétine ?

1. De la lumière à la rétine

Une image, avant d’atteindre la rétine traverse plusieurs éléments oculaires :

La cornée, une membrane solide et transparente de 11 mm de diamètre. Elle forme la surface externe transparente et légèrement bombée au centre de l’œil.
l’humeur aqueuse, un liquide transparent constitué essentiellement d’eau salée.
L’iris, un muscle circulaire dont la pigmentation donne la couleur à l’œil et la contraction lui permet de s’adapter continuellement aux différentes conditions d’éclairage : plus la luminosité est importante plus l’iris réduit le diamètre de la pupille.
La pupille, ouverture variable qui permet de réguler l’entrée de la lumière. Elle paraît noire à cause de la couche de cellules pigmentées qui tapissent le fond de l’œil et qui absorbent la lumière.
Le cristallin, véritable lentille qui baigne entre l’humeur aqueuse et l’humeur vitrée qui remplit l’intérieur de l’œil. Il est capable de faire varier la vergence. En effet, lorsqu’un objet observé se déplace, l’image de l’objet vu reste nette sur la rétine. Cela implique que sa vergence se modifie en fonction de la distance de l’objet : c’est l’accommodation.
L’humeur vitrée, liquide situé derrière le cristallin dont le rôle est de maintenir la rétine en place et d’assurer la rigidité de l’œil.
La rétine, l’enveloppe la plus interne de l’œil.

C’est dans la rétine que l’image va être enregistrée. C’est un tissu nerveux hétérogène constitué de neurones (neurones bipolaires, ganglionnaires) dont font partie les photorécepteurs : cellules qui renferment un pigment photosensible qui captent le stimulus lumineux et qui transforment l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ainsi, ce signal électrique pourra être transmis aux neurones des autres couches de la rétine.

Il existe deux types de photorécepteurs rétiniens :

Les bâtonnets, très nombreux (100 millions) qui sont sensibles à la faible luminosité ainsi qu'aux mouvements.
Les cônes, moins nombreux (6 millions sont moins sensibles à la lumière. Ils permettent une vision des couleurs et une vision précise des objets. Il existe trois types de cônes qui diffèrent par la couleur de la radiation lumineuse qu’ils lui parviennent : rougvert, bleu

b) Les serpents tournants

Il Is’agit d’une illusion conçue par le japonais Akiyoshi Kitaoka en 2003. Cette image fixe est constituée d’une succession de ronds représentant symboliquement des serpents enroulés sur eux-mêmes. Bien que l’image soit fixe, lorsque nous parcourons avec les yeux les ronds ; ces derniers semblent tourner sur eux-mêmes.Il s’agit d’une illusion conçue par le japonais Akiyoshi Kitaoka en 2003.

Explication : Plusieurs explications sont à l’origine de cette illusion mais nous pensons c’est dans l’œil plus précisément dans la rétine que tout se joue. En effet, ce sont les cellules de la rétine qui nous donnent ce sentiment de mouvement étant donné que les substances qu’elles contiennent mettent un certain temps à se décomposer. Ainsi, un infime décalage est créé entre le moment où la lumière parvient au niveau de la rétine et celui où le message nerveux est transmis (dont nous évoquerons par la suite). De plus, l’ordre des couleurs y contribue fortement : le mouvement se fait d’une région noire vers une région de forte luminosité (le bleu) et d’une région blanche vers une région avec moins de luminosité(le jaune). Par conséquent, le cerveau interprète mal l’image et engendre un effet de mouvement.

c) Qu'est-ce que la persistance rétinienne ?

Nous avons vu précédemment que c’est dans la rétine que les images sont enregistrées. L’enregistrement de ces images n’est pas instantané, ce qui est à l’origine de la persistance rétinienne. En effet, lorsqu’une image se forme sur la rétine, elle ne disparaît pas directement mais reste conservée environ 1/10 de secondes avant que les cellules de la rétine redeviennent à nouveau sensibles à la lumière.

Ce phénomène fut observé pour la toute première fois par Léonard de Vinci pendant la Renaissance et démontré par un chimiste-physicien britannique, Michael Faraday en 1825.

Il en existe deux types :

La persistance positive, qui dure peu de temps (50ms), elle est à l’origine du cinéma notamment puisque l’enchaînement des images conservées assure une continuité. Ainsi, nous avons l’impression d’apercevoir des images en mouvements.
La persistance négative, qui dure plus de temps, est due à l’exposition prolongée à une forte intensité lumineuse. Elle est à l’origine de la destruction les bâtonnets. Ainsi, une trace sombre de l’image persiste dans la vision pendant plusieurs secondes.

Le disque de Newton

Explication : C’est le principe de la persistance positive. Lorsque le disque tourne, la rétine n’est pas capable d’effacer l’image d’une couleur qu’elle en reçoit déjà une autre. Le cerveau réalise alors la synthèse additive de toutes ces couleurs. Ainsi, nous avons l’impression de voir le disque d’une couleur blanche.

2. Le thaumatrope

Explication : Ceci, comme nous l’avons évoqué précédemment est le résultat de la persistance rétinienne positive.Ceci, comme nous l’avons évoqué précédemment est le résultat de la persistance rétinienne positive.

3. Image négative

Explication : Ceci est à l’origine de la persistance négative. Quand on fixe l’image négative, elle détruit nos bâtonnets tandis que les cônes continuent à être stimulés. Sur l’image négative, nous reconnaissons principalement le cyan dont la couleur complémentaire est le rouge. Le cerveau va alors réaliser la synthèse soustractive, c’est pourquoi nous observons principalement le rouge du mur du bâtiment