Les erreurs de perception et leurs conséquences au quotidien
Illusions d'optique
Le mécanisme de la vision
Pour les premiers Hommes, la vue était essentielle. Elle leur permettait de suivre une piste, ou encore de repérer un danger potentiel. Aujourd'hui, bien qu'elle ne soit plus nécessaire à la survie, la vue est encore très importante dans notre vie quotidienne, car 80% des stimuli reçus par le cerveau sont visuels. Le traitement des signaux lumineux est par conséquent complexe et nécessite donc plusieurs étapes. Il implique des milliards de neurones, des circuits de la rétine au cortex visuel situé dans le lobe occipital, à l'arrière du cerveau.
La rétine est la membrane interne de l’œil, dans laquelle on trouve les cellules sensorielles de la vision, appelées photorécepteurs. Il en existe 2 types: les bâtonnets, permettant de voir dans des conditions de faible luminosité mais avec une faible acuité, et les cônes, dont le fonctionnement nécessite un bon éclairage mais qui permettent une vision détaillée (couleurs, détails,...).
Comparée à celle d'un appareil photo, la résolution de'un œil humain est plutôt faible: environ 1000 x 1000 pixels, soit celle d'une webcam. Pourtant,nous voyons notre environnement de façon détaillée. Cela s'explique par la présence d'une zone spécialisée au centre de l’œil, tapissée d'un réseau de cônes très dense : la fovéa. Elle correspond au point ou l'axe optique de la lentille vivante qu'est le cristallin, un des milieux transparents de l’œil permettant la formation d'une image sur la rétine, rencontre la membrane rétinienne.
En dehors en revanche, la résolution de notre vision baisse très rapidement: en effet, plus l'excentricité augmente, plus les cônes se raréfient, au profit des bâtonnets. Cette répartition inégale entraîne un capacité à analyser les détails des objets situés en périphérie de notre champ de vision limitée. L’œil compense donc par de brefs mouvements, les saccades, permettant de balayer tout le champ visuel : ainsi, même les objets situés à sa limite apparaissent dans la zone centrale à un moment ou à un autre.
La lumière provenant des objets traverse les milieux transparents de l’œil, successivement la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin, et l'humeur vitrée, ce qui la focalise sur la rétine. Là, elle traverse les cellules ganglionnaires, puis les cellules bipolaires avant d'arriver jusqu'aux photorécepteurs. Les pigments situés sur la membrane de ces cellules absorbent le signal lumineux, et le transforment en signal électrique, qui est ensuite transmis aux cellules bipolaires puis aux cellules ganglionnaires via les synapses. Les prolongements de ces cellules neuronales se rassemblent et se rejoignent en un point dépourvu de photorécepteurs, appelé par conséquent "point aveugle", qui est également le point de départ du nerf optique. Ensuite, les fibres nerveuses formées par les prolongements cytoplasmiques des cellules ganglionnaires transmettent le message à d'autre neurones, qui le transmettent à leur tour, et ainsi de suite tout au long du nerf optique jusqu'au cortex visuel, situé dans le lobe occipital. Ce cortex est composé de 4 aires, chacune en charge de l'analyse d'un aspect de l'image. La première, l'aire visuelle primaire ou cortex strié V1, réalise une étude globale de l'image et "donne l'alerte" s'il détecte un danger. Les cortex V2, V3, et v4, interprètent ensuite des aspects plus subtils, comme les couleurs, les détails,...
C3V4U, Stanislas Dehaene
Etapes du traitement des signaux visuels chez le singe macaque
L'image résiduelle
Fixez attentivement l'image avec un fond rouge pendant une vingtaine de secondes. Puis fixez l'image qui a un fond blanc. Marylin Monroe se retrouve avec un arrière-plan bleu-vert. Nous allons vous expliquer pourquoi...
Comme nous l'avons vu plus haut, la rétine est composée de photorécepteurs, les cônes. Ceux-ci sont responsables de la vision en couleur. Il en existe trois genres :
-Le cône à opsine S, qui présente un spectre d’absorption de la lumière bleue : le cône est sensible aux longueurs d'ondes proches de 437nm,
-le cône à opsine M, qui absorbe la lumière verte : le cône est sensible aux longueurs d'ondes proches de 533 nm,
-le cône à opsine L, qui perçoit la lumière rouge : le cône est sensible aux longueurs d'ondes proches de 564 nm.
Ces photorécepteurs, lorsqu'ils sont sollicités un long moment, se fatiguent. En effet, en regardant continuellement l'arrière plan rouge, les cônes absorbant cette couleur sont saturés. Puis, en observant un fond blanc, ils n'absorbent plus le rouge de la lumière blanche. Ainsi, seuls les cônes bleus et verts fonctionnent, et le cerveau en conclut que la couleur est cyan : le mélange de lumière verte et bleue.
Cette modification de la réalité peut paraître anodine, néanmoins, elle peut poser certains problèmes. Dans les blocs opératoires, par exemple. En effet les chirurgiens se concentrent sur le corps du patient. Ils ont donc la couleur rouge du sang continuellement sous les yeux. Leurs cônes absorbant le rouge se retrouvent donc très rapidement saturés. Heureusement, on a trouvé un moyen de résoudre ce problème : les tons de la salle ainsi que les tenues des médecins sont verts bleus, afin qu'ils puissent reposer leurs cônes.
Les altérations de contraste
L’illusion d’optique que nous allons étudier à présent a été découvert en 1909 et porte le nom de son créateur, il s’agit de la grille d’Hermann. Observez l’image ci-dessous :
Lorsque vous balayez votre regard sur l’image, vous voyez des points gris se former aux intersection des lignes blanches. Pourtant, si vous en fixez une en particulier, elle reste totalement blanche. L’explication réside dans le fait que le cerveau adapte la luminosité de l’image d’un point en fonction de son environnement. Or, les intersections sont des zones entourées de noir. Le cerveau va donc atténuer le contraste entre le blanc et le noir, et créer du gris !
Vous vous demandez maintenant pourquoi, lorsque vous fixez une intersection en particulier, celle-ci reste désespérément blanche ? Tandis que vous fixez un objet, ses rayons lumineux sont captés par les cellules photoréceptrices du centre de la rétine la fovéa. Or, celle-ci a un travail uniquement « technique », elle opère moins de corrections que le cerveau, et ne modifie donc pas le contraste entre les carrés noirs et les lignes blanches.
Ce type d’illusion nous permet donc de prouver que notre perception est légèrement différente de la réalité, puisqu’il n’y aucun point gris concret dans la grille.
