Vision humaine

La vision humaine est la perception liée au sens de la vue : pour les êtres humains qui en bénéficient pleinement, la vision joue un grand rôle dans leur vie en leur permettant, avec les autres sens, de connaître leur environnement ainsi que leur corps, et de guider leurs actions (manger, boire, se déplacer, communiquer…). À l’inverse, les déficiences visuelles ont de lourdes conséquences pratiques et psychologiques dans la vie quotidienne pour ceux qui en sont affectés (pertes d'autonomie, de confiance en soi). Par ailleurs, la compréhension de la vision, en révélant aujourd’hui la relativité de la perception que chacun peut avoir du monde, permet aussi de mieux se comprendre soi-même et d'accepter les approches différentes des autres. Enfin, la vision a d'autres rôles, en particulier elle est une entrée pour l'horloge biologique interne et pour la régulation des hormones.

Comme toute perception, la vision comprend deux facettes : d’une part, le fait de voir (le ressenti, le phénoménal) ; d’autre part, les mécanismes (optiques, biologiques, cognitifs, voire incarnés) qui permettent de voir.

Toute personne voyante a un accès immédiat à une vision ressentie riche et colorée. Pourtant, la nature de cette expérience fait l'objet de nombreux débats philosophiques et scientifiques depuis l'antiquité car c'est une expérience consciente et les théories sur la conscience laissent toujours ouvertes de nombreuses questions, par exemple : la vision se manifeste-t-elle dans un esprit immatériel ou est-elle totalement d’ordre matériel ?

Quant aux mécanismes qui amènent à la vision, il a fallu de nombreux siècles pour arriver à en avoir une compréhension élaborée. Et ce n'est qu'à partir du XVII^e siècle qu'il devient clair que les rayons lumineux venant de l'environnement forment une image au fond de l’œil. Cette image serait transmise telle quelle au cerveau qui la restituerait ainsi à la conscience. Les approches actuelles (en particulier avec les sciences cognitives) font de la vision le résultat de processus bien plus complexes pour lesquels de nombreuses recherches restent toujours très actives.

Il apparaît ainsi que ce qui est vu présente des différences notables avec l’image qui se forme sur la rétine. Les illusions visuelles le montrent, comme l'illusion de Mûller-Lyer qui fait voir des longueurs différentes pour deux segments, pourtant de même longueur. Les couleurs n’existent pas dans la réalité : elles sont en fait inventées par le cerveau (elles sont subjectives). Quant à la perception suggérée par le dessin d’E. Mach ci-dessous, c’est la perception la plus ordinaire qui devient extraordinaire car elle n’est plus consciente. Dernier exemple, il a été démontré que quelqu'un qui ne se sent pas raciste peut malgré tout être influencé par des préjugés inconscients qui lui feront voir de la colère sur l'image d'un homme noir qui, en fait, sourit.

Les processus de la vision permettent de comprendre ces distorsions. Déjà les yeux captent une image imparfaite, tout en commençant à discerner contrastes et contours. Cette image est ensuite décryptée par le cerveau (forme, mouvement, couleurs...), dans le cortex visuel, lors d'un travail qui fait communiquer de nombreuses aires. Puis, il s'agit de deviner ce qu'il y a sur l’image, en s’appuyant sur des connaissances acquises, des stéréotypes, jusqu'à des préjugés inconscients. Cette façon de faire permet de réagir vite, mais présente aussi des risques (en voiture , en avion...), car il y a des erreurs d'interprétation. Ces modes de fonctionnement ont été sélectionnés par l’évolution au cours des millénaires pour faire face à des situations mettant en cause la survie et ne sont plus forcément adaptées à toutes les situations actuelles. D'où l'idée de les améliorer : quelques possibilités ont été identifiées, en particulier pour diminuer la force des préjugés inconscients ou les réactions irréfléchies (la méditation, se mettre à la place de l’autre…).

« Vue depuis l'œil gauche »[1] - [2] - [alpha 1] « Cet autoportrait sans tête, ce portrait acéphale, c’est l’expérience de soi immédiate la plus commune que nous pouvons imaginer, puisque que c’est l’image que nous avons à chaque instant de nous, au moment même où, par exemple, j’écris ce texte et que je vois mes mains courir sur le clavier. Qui niera cependant le caractère fantastique, dès l’instant où on (se) la représente, de cette projection si banale et si quotidienne qu’elle en est devenue inconsciente ? »[3] - [4] Ce dessin d'Ernst Mach montre que la vision la plus commune est devenue inconsciente tandis que chacun se voit de l'extérieur comme le peintre qui peint un autoportrait classique ou comme chacun se dessinerait[5]. Voir aussi pour ce dessin la suite de l'article et ailleurs.

Voir : une expérience simple, mais toujours non-expliquée

La couleur rouge provoque une sensation qualitative appelée quale (quale est le singulier de qualia). C'est un vécu subjectif, accessible uniquement à la personne qui voit la couleur rouge.[6] - [7]

L’expérience visuelle consciente — comme voir, maintenant, les mots de l’article « Vision humaine » —, est une expérience simple et habituelle pour celui qui peut y accéder[8]. C'est aussi une expérience très riche : « Nos capacités visuelles sont donc extraordinaires et permettent aussi bien d’apprécier les nuances d’une aile de papillon que les gouttelettes de l’écume d’une vague ou d’apprécier les œuvres d’un peintre. »[9]

L'expérience visuelle est considérée généralement comme subjective[10] - [11], accessible seulement à celui qui voit. Ce dernier peut malgré tout rendre compte de ce qu'il voit verbalement [12], ou encore en produisant un peinture figurative qui traduira l' « l'observation scrupuleuse faite par l'artiste du modèle représenté »[13]. L’observation scrupuleuse de la réalité qui est sous nos yeux apporte parfois des surprises comme dans le cas de la « Vue depuis l’œil gauche » dans l’encadré ci-contre.

Par ailleurs, l'expérience visuelle et plus généralement les perceptions — telles qu'elles sont vécues — sont étudiées par la phénoménologie dont l'objet est de travailler sur les « phénomènes, c'est-à-dire de cela qui apparaît à la conscience, de cela qui est « donné » » écrit Jean-François Lyotard[14]. Par ailleurs, des méthodes sont développées pour s'appuyer sur le vécu pour mieux éclairer certains travaux scientifiques - basés sur des données objectives -, ce qui amène beaucoup de discussions, car l'expérience vécue a été longtemps exclue des investigations scientifiques, l'observateur de l'expérience devant être neutre et extérieur[15].

Une approche complémentaire consiste à étudier une sensation visuelle (comme voir du rouge) ou une autre sensation même basique (comme sentir le jasmin), en s'intéressant aux qualités ressenties : ces qualités ont été appelées qualia[16] - [17] (voir l'encadré de la couleur rouge) ; de nombreuses recherches ont été réalisés à leur sujet et sont beaucoup discutés.

Finalement, l'expérience visuelle consciente renvoie aux questions philosophiques et scientifiques sur la conscience. En particulier, un important débat concerne la nature même et la localisation de l'expérience consciente : la vision est-elle portée par le cerveau (la matière) ? ou bien par un esprit immatériel ?[18] - [19] - [20] - [21]. Pourra-t-on même expliquer l'expérience consciente ? Ces questions complexes et beaucoup débattues sont traitées dans des articles spécifiques de l’encyclopédie dont voici quelques exemples : la conscience, la conscience phénoménale la question corps-esprit ; le problème difficile de la conscience[17].

Voir pour vivre

Il n’est pas obligatoire de voir pour vivre, cependant, bien voir est un atout important dans la vie courante car les déficiences visuelles et la cécité ont de lourdes conséquences psychologiques (pertes d'autonomie, de confiance en soi) et pratiques (la vie quotidienne doit être adaptée au déficit visuel)[22].

Globalement, dans les informations que reçoit une personne de ses sens pour gérer ses rapports à son environnement, il y en a environ 70% qui lui viennent à travers la vision. Sous cet angle, la vision peut être considérée comme le sens le plus important[23].

Bien voir aide beaucoup à faire face aux nécessités de la vie humaine, des besoins que l’on peut présenter en s’appuyant sur l’approche de Clayton Alderfer, un psychologue américain qui a simplifié, avec sa théorie ERG (Existence, Relation et Croissance)[24], l'analyse des besoins selon A. Maslow .

Il y a d'abord les besoins d’existence : les besoins physiologiques et de sécurité. L’importance de la vision y apparaît en particulier dans : la quête de nourriture et de boisson (reconnaître les choses et bien coordonner les gestes pour manger et boire) ; l’appréhension du danger (identifier un individu ou un animal menaçant ; localiser les obstacles lors des déplacements à pied, en vélo, en voiture) ; le maintien de l’équilibre en marchant ; … De plus, la vision joue un rôle dans la régulation des rythmes jour-nuit et des hormones qui y sont liées (en particulier : la mélatonine, hormone du sommeil)[25].

La vision a aussi une grande importance dans le cadre des besoins relationnels (estime des autres, appartenance, amour) dans la famille, avec les amis ou les relations professionnelles. « A la fois émetteur (je regarde) et récepteur (je capte le regard de l’autre), la vision nous permet de décoder les relations humaines », et déjà à la naissance dans les échanges de regards entre la mère et son bébé. Lire et écrire, c’est aussi communiquer en s’appuyant sur la vision[23].

Il y a enfin les besoins de croissance (estime et réalisation de soi). Là, encore la vision permet de mener à bien ses projets de vie, d’admirer ou de créer un tableau, de lire et se divertir, de se voir dans un miroir (construire son Moi à l’enfance : « c’est moi » ou s’en détacher, briser le miroir, en fin de vie[26]).

La vision humaine actuelle est à comprendre comme résultant de l’évolution biologique au cours des millénaires durant lesquels les traits qui sont conservés sont d’abord ceux qui favorisent la survie de l’individu et de l’espèce. Ainsi, reconnaître une menace et réagir très vite pouvait (et peut encore) être une question de vie ou de mort[27]. Ce qui a amené tout le dispositif perceptif à être très créatif pour aller au-delà des ressources limitées des perceptions humaines : ces différentes perceptions se confortent entre elles et le cerveau est devenu capable d’inventer très rapidement et de manière vraisemblable ce qui est perçu imparfaitement, décuplant de ce fait « notre capacité à agir sur le monde et à interagir avec lui sans compromettre nos ressources attentionnelles conscientes très limitées »[28].

La vision humaine est une perception

La vision est la perception la plus étudiée. Elle est devenue ainsi une importante source d'inspiration pour l'étude des autres perceptions (qui ont leurs spécificités ainsi que leurs propres apports), et de la cognition (dont il sera question ci-dessous)[29] - [30].

La vision, une des perceptions liée aux 5 sens traditionnels

La vision fait partie des perceptions humaines qui sont reliées à l'un des cinq sens traditionnels (toucher, goût, odorat, audition et vision). Chacun de ces sens est sollicité par des stimulations venant de l'extérieur du corps : dans le cas de la vision, la rétine est sensible aux radiations lumineuses issues de l'extérieur[31].

Sensation et perception

La notion de sensation a été (et est souvent encore) utilisée pour distinguer ce qui est senti par les sens – l’activité inconsciente des récepteurs sensoriels[32] ou ce qui est effectivement ressenti de façon consciente. Cependant, cette distinction est remise en cause au motif qu’on ne peut vraiment distinguer ces processus élémentaires de processus plus complexes : alors sensation et perception seraient synonymes[33]. Ainsi donc, quand un auteur utilise le mot « sensation », il est nécessaire de prêter attention au sens qu'il donne à ce mot.

Vision consciente et vision inconsciente

La perception est considérée le plus souvent comme une expérience consciente : « Percevoir un objet, c’est en être conscient. Percevoir un objet par la vision, c’est en être visuellement conscient, c’est-à-dire l’identifier ou le reconnaître grâce à ses attributs visuels. () La vision permet de percevoir conjointement la forme, les contours, la texture, la taille, l’orientation, la couleur, la position spatiale et le mouvement d’un objet. »[34] Il existe cependant des modes de perception qui sont inconscients, en particulier la vision subliminale et la vision aveugle.

La vision subliminale se passe littéralement « sous le seuil de conscience »[35]. Cette notion renvoie à l’idée qu’il peut y avoir manipulation publicitaire à l’insu du spectateur lorsqu’on fait apparaître, par exemple, une image publicitaire dans un film où sont projetées 24 images/s : l’image publicitaire n’est pas vue et l’influence sur le spectateur n’est, cependant, pas démontrée[36]. La vision subliminale est, malgré tout une réalité : même si une image n’est pas perçue consciemment, elle est quand même perçue dans la mémoire iconique (évanescente). Par contre, tant qu'elle n'aura pas été perçue consciemment, il ne serait pas possible de s’en souvenir[37].

Quant à la vision aveugle, elle est due à une « cécité corticale » : une cécité qui n'est pas due à une déficience des yeux, mais du cortex — voir ci-dessous — dans le cerveau. Les yeux fonctionnent normalement, mais à la suite de lésions dans le cortex visuel primaire, le patient ne voit plus dans certaines parties du champ visuel. Ainsi un patient, s’il est questionné, peut, par exemple, déterminer l’orientation d’une barre oblique sans la voir consciemment. Ceci tient au fait que les yeux voient normalement et transmettent leurs informations à d’autres parties du cerveau que le cortex visuel primaire, ce qui provoque une perception inconsciente. En quelque sorte, le cerveau peut voir, alors qu'il n'y a aucune vision consciente[38]. Le cortex visuel primaire, lui, se montre par la même occasion indispensable pour que la vision soit consciente (notion de corrélats neuronaux de la conscience)[39].

La vision se fait en relation avec les autres perceptions

La perception du corps demande l'intégration de différentes perceptions en particulier visuelles et proprioceptives (relatives à la position des différentes parties du corps), mais aussi d'informations sur le contexte, les émotions...[40] Voici un exemple des relations entre la vision et le sens du mouvement du corps : le système vestibulaire est sensible aux accélérations mais quand la vitesse est constante (ou sur un arrêt), il décroche et c'est la vision qui prend le relais pouvant donner l'illusion que notre train démarre alors que c'est le train d'à côté qui est s'est mis en mouvement.

Les recherches montrent que les perceptions interagissent entre elles en permanence. Ceci est utile pour percevoir un objet globalement (par exemple le violon est perçu visuellement ainsi que par le son)[34] et nécessaire pour constituer un souvenir[41]. Ces interactions entre les perceptions provoquent aussi des illusions comme celle du ventriloque : les lèvres de la marionnette bougent pendant que quelqu'un parle et celui qui regarde a le sentiment que la marionnette parle[42].

Dans un registre voisin : la substitution sensorielle (dispositif technique qui cherche à substituer un sens à un autre et, par exemple, permettre à un aveugle de « voir » en utilisant son sens auditif) et la synesthésie (une personne synesthète a des sensations qui s'ajoutent et peut, par exemple, voir des couleurs quand elle entend des mots)[43].

Après avoir remporté facilement une finale du tournoi de Wimbledon, le tennisman John Mc Enroe a déclaré qu'il voyait les balles de tennis aussi grosse qu'un pamplemousse : c'est la facilité avec laquelle il jouait qui déformait sa vision. D'une manière générale, les ressentis du corps influencent les perceptions. « Voir consciemment, entendre, sentir et penser est à chaque instant une réalisation de l’être vivant dans son ensemble »[44] - [41].

Points de vue subjectif et objectif (1^re et 3^e personnes)

Comme pour toute perception, si l'expérience subjective qui consiste à voir est directement accessible à celui qui voit (point de vue subjectif), la vision s'appuie sur des processus[45] - [46] qui ont dû être progressivement explicités au cours des siècles par des approches où le point de vue est celui d'un tiers, d'un observateur extérieur (point de vue objectif)[8].

Les approches de la vision de l'antiquité au XXI^e siècle

Au cours des siècles, les chercheurs ont voulu comprendre les processus de la vision : les processus optiques, et biologiques jusqu'au cœur du cerveau[21]. Ils ont dû enfin examiner les « mille et un processus psychologiques et cérébraux qui composent les images que nous percevons »[alpha 2]. Tous ces processus ont fait l'objet d'interrogations philosophiques, et d'approches scientifiques fondées sur la méthode expérimentale.

L'antiquité questionne le « voir » et le mécanisme de la vision

Dans l'antiquité, vers 500 av. J.-C., Alcméon de Croton, médecin et philosophe, a fait des dissections et a décrit les nerfs optiques. Il aurait même déjà avancé l'idée que ces nerfs permettaient de transmettre la lumière au cerveau, siège des sensations. Par ailleurs, une approche de la vision affirmait qu'un rayon visuel partait de l’œil pour saisir l'objet et le percevoir : c’est la théorie de l’émission (théorie défendue en particulier par : Empédocle, Platon, Euclide et Ptolémée)[48] - [49]. La théorie inverse (théorie de la réception ou intromission) avait aussi cours et parfois les deux approches étaient considérées complémentaires[50].

Par ailleurs, les textes de Platon, d’Aristote ou de Plotin relatifs à la vision « posent la question du « voir » (qui voit ? que voit-on ?), tout autant qu’ils tentent d’expliquer le mécanisme de la vision. » et font l’objet de relectures actuelles[51] - [alpha 3].

Du XI^e siècle au XVII^e siècle: esquisse d'un schéma global de la vision

Dessin de R. Descartes présentant le processus de la vision

Dessin de René Descartes.
Le processus de la vision serait un processus purement physique jusqu’à la glande pinéale dans le cerveau qui ferait alors le lien avec l’esprit et le reste du corps[53].

Longtemps après, au début du XI^e siècle, alors que la formation des images optiques commence à être connue, Ibn al-Haytham, s'appuyant sur une expérimentation, établit dans son Traité d'optique que les rayons lumineux vont de l'objet jusque dans l’œil[alpha 4]. Pour lui, « c'est le cristallin (et non la rétine) qui reconstitue l'image point par point, avant son transfert, par le nerf optique, jusqu'au "siège de l'âme". ». Puis au XVI^e siècle, André Vésale fait avancer l'anatomie du corps et du cerveau (en particulier : les nerfs optiques et leur chiasma)[55].

Au début du XVII^e siècle, Johannes Kepler propose que l’œil fonctionne comme une chambre noire dont il fait la théorie. Ainsi, des images se forment sur la rétine, en position inversée : la tête d'un personnage est en bas et ce qui est à droite est mis à gauche dans l'image formée. René Descartes complète et précise les données connues alors. Il illustre son approche dans son dessin, présenté ci-contre en encadré : pour lui, l’œil communique par les nerfs optiques avec le cerveau où la glande pinéale est en relation avec l'esprit (appelé l'âme à cette époque) lieu de la vision, et avec les muscles pour action[55]. Ainsi, pour Descartes, le lieu de la vision n'est donc pas l'œil : « c'est l'âme qui sent, et non le corps »[56], tandis qu'aujourd'hui, les approches placent fréquemment la vision dans le cerveau[alpha 5].

Mise à jour de la complexité des mécanismes de la vision

Au XVIII^e siècle, Isaac Newton fait avancer la compréhension de la lumière et de la couleur. Ses travaux et une meilleure connaissance de la rétine au XIX^e siècle, permettent d'avancer sur les mécanismes de perception des couleurs avec Thomas Young, considéré comme le fondateur de l'optique physiologique, puis les travaux d'Hermann von Helmholtz. De plus, Helmholtz décrit les modalités de la perception comme étant des « inférences inconscientes »[59] - [alpha 6] et participe à la naissance de la psychologie expérimentale avec d'autres chercheurs comme Wundt, Pavlov, Fechner, Ribot[61].

Au XIX^e siècle, des découvertes portant sur des questions plus globales vont avoir des conséquences dans le domaine des perceptions et de la vision. Ainsi, la théorie sur l’évolution de Charles Darwin (L'Origine des espèces, 1859), replace l’humain dans l’évolution du vivant et le règne animal, donnant ainsi du recul, entre autres, sur la question des perceptions. Le développement des expériences sur les animaux va se développer et apporter des éclairages pour l’humain puisque le systèmes de vision ont des origines communes et se ressemblent[34]. Les fibres nerveuses, les neurones et leur assemblage en réseaux seront décrits à partir du XIX^e siècle[62].

Au début du XX^e siècle, le béhaviorisme va considérer le cerveau comme une boîte noire et va examiner les comportements mais pas les mécanismes mentaux. Cette école permettra des avancées (une grande rigueur scientifique), mais le développement de la neurophysiologie montrera aussi ses limites en faisant apparaître que le cerveau a une vie interne et n'est donc pas seulement dépendant des stimulations externes. De son côté, la Psychologie de la forme (Gestalt) s’intéresse aux structures, notamment visuelles, apparaissant comme un tout. Par ailleurs, la cybernétique et l'informatique amènent un nouveau mode de pensée : les mécanismes psychologiques (en particulier des perceptions) y sont assimilés à un traitement de l'information. Par exemple, les informations visuelles, sont codées (un code ressemblant à un langage informatique) au niveau de l’œil (en tant que récepteur), et traitées par le cerveau (comme dans un ordinateur) pour devenir des objets mentaux (images)[63].

Diagramme des 6 disciplines de base des sciences cognitives. « La cognition regroupe un ensemble de phénomènes qui se rapportent à l’esprit humain et à son fonctionnement. La cognition est souvent déclinée en un ensemble de facultés : l’attention, la mémoire, le raisonnement, la prise de décision, la compréhension – bref, tout ce qui pourrait constituer la pensée .() Les sciences cognitives regroupent les disciplines qui placent l’esprit humain au cœur de leurs interrogations ». De plus en plus, la cognition est vue non comme la propriété d'un organe (système nerveux), mais la propriété de l'organisme entier (cognition incarnée)[64].

À partir de 1950, des recherches très ouvertes et qui restent très actives

Les sciences cognitives se développent aux alentours de 1950[63]. Il s'agit d'une approche interdisciplinaire, ce qui induit une plus grande richesse de questions et de réponses qu'avec des travaux confinés dans une seule discipline[65]. De plus, la philosophie, bien que n'étant pas une science, est considérée comme une des 6 disciplines des sciences cognitives : elle apporte ses éclairages spécifiques et bénéficie en retour de nouvelles données. Chaque discipline a aussi ses recherches spécifiques.

Parmi les méthodes utilisées au niveau de la recherche, nous trouvons : la poursuite de l’étude neuropsychologique des effets des lésions cérébrales sur les capacités des patients humains ; des techniques expérimentales de plus en plus variées comme l'imagerie cérébrale qui permet de distinguer les zones du cerveau activées lors de tâches spécifiques ou encore les expériences avec des animaux[34] ; les mécanismes psychologiques étudiés avec une approche « traitement de l’information »[66].

Les travaux menés depuis les années 1950 ont permis de confirmer que les processus de la vision sont extrêmement complexes, loin de l'approche selon laquelle le monde se dévoile immédiatement à la vision[67] - [55] - [68] - [27] : l’œil est apparu comme une médiocre « chambre noire », le cerveau a un rôle essentiel à jouer pour que la vision soit de bonne qualité tout en n'étant pas forcément très fidèle aux données transmises par la rétine : le cerveau essaie de deviner (de façon crédible) ce qui se présente à la vision. Au-delà, il est apparu que la vision fait intervenir nombre d’interprétations personnelles dans le cerveau, s’appuyant sur une mémoire (pas forcément fidèle) ou sur nos croyances : pour Lionel Naccache, il s’agit d’une sorte de « cinéma intérieur » avec son scénario, ses trucages et un rôle principal qui est attribué au « Je »[69] : « Bref, nous nous faisons des films, à l'origine du sens que nous attribuons au monde. »[28].

Enfin, toutes ces avancées ont été réalisées avec pour premier objectif de mieux traiter les troubles visuels. Les recherches restent toujours très actives et ouvertes.

Ce qui est vu est une interprétation de ce qui est reçu

Le sens commun pense que ce que voit une personne est une copie fidèle du réel (où constitue le réel lui-même ; réalisme naïf) : puisque la chambre noire a servi de modèle pour comprendre la vision, tout se passerait comme avec un appareil photo. En réalité, la perception est un processus actif, complexe, qui transforme l'image perçue arrivant sur la rétine : c'est pourquoi des siècles ont été nécessaires pour comprendre la vision… et ce n’est pas fini.[70]

Illusion de contraste
La bande centrale est uniformément grise : on peut le vérifier facilement en cachant le haut et le bas de l’image. Cependant, elle paraît plus claire dans un environnement plus foncé, et plus foncée quand c'est plus clair à côté. Enfin, après avoir vérifié que la couleur de la bande centrale est uniforme, l'illusion persiste.

Un exemple d’illusion visuelle

L’encadré ci-contre montre une illusion d’optique[alpha 7] : la bande centrale apparaît plus claire d'un côté et plus foncée de l'autre alors qu'elle est uniformément grise. La vision est soumise à la loi du contraste qui s’applique aussi aux autres sens : si quelqu'un plonge sa main dans une eau froide puis dans une eau tiède, il aura l’impression que l'eau tiède est plus chaude qu'en réalité. Dans le cas de la vision, le cerveau accentue les contrastes et les contours pour mieux distinguer les choses. En définitive, les illusions visuelles font apparaître des façons de fonctionner du cerveau qui sont généralement utiles dans la vie quotidienne, mais qui peuvent aussi créer des difficultés, jusqu'à des accidents (avion, voiture...), car l'image qui est reçue sur la rétine est transformée et peut tromper[72] - [73].

Quand la vue la plus ordinaire devient fantastique

Ernst Mach, physicien et philosophe de la fin du XIX^e siècle, a travaillé sur les perceptions : il a notamment mis en évidence les bandes de Mach, une illusion due, comme ci-avant, au contraste et qui peut aussi tromper, produire par exemple une mauvaise interprétation des radiographies et des illustrations graphiques[74]. E. Mach est aussi considéré comme un précurseur du courant Gestalt[75] qui, au début du XX^e siècle, a apporté beaucoup à la compréhension de la vision.

Mach est également connu pour un dessin (encadré du début de l'article) qui montre sa « « Vue depuis l'œil gauche » » (l’œil droit étant fermé) à propos de laquelle Jean Clair, historien et critique d’art, souligne le côté surprenant, « fantastique » de cette vision, pourtant simple mais devenue inconsciente par le travail du cerveau. Comme la lettre volée d'Edgar Poe : elle est sous les yeux mais on ne la voit pas[3].

Cette image a été nommée premier champ profond de Webb[76]. Elle a été obtenue à partir de plusieurs images prises dans l'infrarouge par le télescope spatial James Webb. L'infrarouge n'étant pas visible pour les humains, il a donc fallu inventer les couleurs qui apparaissent sur cette photo. C'est aussi ce qui se passe dans la vision : les couleurs n'existent pas dans la réalité, c'est le cerveau qui les crée.

Après Mach, Maurice Merleau-Ponty et Jean-Paul Sartre questionneront aussi cette vision où les personnes ignorent très généralement qu’elles ne voient pas leur propre tête ou visage, alors que c’est une vision immédiate. Et Douglas Harding approfondira cette recherche dans une démarche qu’il appellera la Vision sans tête[77] : « Suivez ces idées dans un sens et vous arrivez au bouddhisme zen, dans un autre et vous vous retrouvez avec la philosophie de l'esprit moderne. »[78].

Les couleurs sont créées par le cerveau

Les rayons lumineux n’ont pas de couleur en soi : ce sont des ondes électromagnétiques. Et ce qui est vu rouge n’est rouge que dans la vision ; de même, l'herbe n'est verte que dans la vision[79]. Pour la couleur, il est possible de rapprocher le travail du cerveau de ce qui a été fait pour obtenir une image colorée à partir des prises de vue du télescope spatial James Webb (voir l'encadré) : les couleurs vues sont ainsi une création du cerveau, et, en première approche, on peut dire que le cerveau fait correspondre une couleur à une longueur d'onde de la lumière[80].

L'image du ciel ci-contre fait apparaître, en plus, une autre illusion. Les étoiles sont, pour la plupart, situées à des milliers, des millions et même, pour cette image, des milliards d'années-lumière de la Terre. Ce n'est pas la réalité du moment que nous approchons par la vision, mais une réalité très ancienne, et certaines étoiles ont même disparu.

Une vision continue à partir d'une suite d'images fixes

Dans une salle de cinéma, les spectateurs voient les scènes du film se dérouler de façon continue : pourtant ce qui est projeté est une suite d'images fixes (souvent 24 images par seconde ou plus) avec un intervalle noir entre les images. Ce que voit le spectateur est donc différent de ce qui est projeté.

Étienne-Jules Marey, étude d'un saut en longueur (1886).

Le cerveau capte 13 images fixes par seconde dans le flux continu qui lui vient de la rétine.
Et pourtant la vision se déroule en continu : le cerveau réinvente ce qui manque entre 2 images fixes. Photo d'É.-J. Marey (1886).

La projection de 24 images par seconde produit un autre effet : dans les westerns, quand la diligence s'élance, le spectateur voit les roues tourner d'abord dans le sens logique, puis quand elles tournent plus vite, elles semblent tourner à l'envers contrairement à la réalité puisqu'elles tournent toujours dans le même sens. Cette illusion s'explique par l'effet stroboscopique avec la prise de vue discontinue de 24 images par seconde[81].

Ce qui est moins connu, c'est que, dans la vie courante, il est possible de voir des roues de voiture et des hélices d'avion tourner à l'envers[69]. Il y a, dans le processus de la vision, quelque chose de similaire au mécanisme du cinéma : le cerveau « capte de façon discontinue des images du monde extérieur (13 par seconde) mais réussit à nous faire percevoir les mouvements en continu : ces images fixes sont très rapidement montées par un mécanisme de remplissage pour restituer une impression subjective de continuité. »[82] - [alpha 8] Ce qui permet à Lionel Naccache de développer une approche de la vision qu'il appelle « cinéma intérieur » car, dans les processus de la vision, au-delà de la prise de vue de 13 images par seconde, il y a aussi un scénario, un personnage principal... Cette approche a son intérêt, et aussi les limites inhérentes à toute illustration pédagogique[81].

Le système nerveux, le cerveau et le système visuel

Schémas du système nerveux humain et du cerveau
Le système nerveux humain (cliquer pour agrandir)
Neurone multipolaire[alpha 9]
Les 2 hémisphères du cerveau vus de dessus.
Le cerveau vu de côté, le cervelet, le tronc cérébral.

Le système nerveux gère les informations sensorielles, coordonne les mouvements musculaires, régule le fonctionnement des autres organes et les émotions. Ces opérations sont conscientes ou inconscientes. On distingue le système nerveux central (comprenant le cerveau[alpha 10] et la moelle épinière) du système nerveux périphérique (qui fait le lien entre le système nerveux central et le reste du corps).

À l’échelle cellulaire, le système nerveux est constitué de cellules nerveuses appelées neurones, qui ont la capacité de transmettre un signal électrochimique, via des synapses, vers d'autres neurones ou d'autres cellules (cellules musculaires, récepteurs sensoriels…)[alpha 9].

Le cerveau est le siège des fonctions cognitives (raisonnement, mémoire...) : « Le cerveau enregistre, mémorise, intègre une immense variété d’informations, répond aux stimuli de l’environnement, contrôle la motricité, constitue le siège de la pensée et des émotions, de la connaissance. »[83] Dans le cerveau, les processus ont lieu au niveau biologique et au niveau psychologique : pour les neurosciences cognitives, les processus psychologiques sont un reflet des processus biologiques dans le cerveau[84].

Vu de l'extérieur, le cerveau apparaît divisé en 2 hémisphères qui traitent chacun les informations sensorielles et les actions motrices du côté opposé du corps (ainsi l'hémisphère droit s'occupe de la partie gauche du corps et inversement). À la périphérie supérieure de chaque hémisphère, il y a une couche de matière grise qui est le cortex cérébral. Celui-ci est divisé en 4 lobes dans les 2 hémisphères : chaque lobe a un rôle particulier dans les processus mentaux et est divisé en aires fonctionnelles. Enfin les 2 hémisphères communiquent entre eux (en particulier via le corps calleux). Au-dessous du cerveau : le cervelet et le tronc cérébral (voir les schémas en encadrés). Ce dernier fait la liaison avec la moelle épinière et le reste du corps. Au-dessus du tronc cérébral, se trouve le thalamus où pratiquement chaque information sensorielle passe avant transmission au cortex.[85]

Les nerfs optiques et les rétines sont des extensions du cerveau, (précisément du diencéphale) : les yeux constituent en réalité des excroissances du cerveau[86]. Ainsi, le système visuel humain est le système sensoriel de l'être humain dédié à la vision et fait partie du système nerveux central. Il comprend : des récepteurs (les photorécepteurs de la rétine qui sont sensibles à la lumière), des voies nerveuses faisant le lien avec le cerveau et les zones du cerveau dédiées à la vision.

Schéma montrant les différentes parties d'un œil humain

Coupe simplifiée d'un œil humain

Les yeux : des récepteurs imparfaits, et pourtant une vision riche

Les yeux permettent de capter des images (en deux dimensions) et de les traduire en signaux nerveux exploitables par le cerveau où un travail neurologique et psychologique complexe va déboucher sur une vision utile à la personne (en trois dimensions : en relief).

L’œil en tant que dispositif optique

La vision utilise les rayons lumineux qui viennent soit directement d'une source de lumière (le soleil par exemple), soit d'un objet qui est éclairé et renvoie une partie de la lumière reçue. La lumière qui entre dans l’œil (voir le schéma ci-contre) rencontre un dispositif optique vivant, en partie comparable à l'optique d’un appareil photo (ou d’une caméra) et forme une image au fond de l’œil.

La partie allant de la cornée au cristallin joue le rôle d'une lentille optique convergente : elle permet la formation d'une image sur la rétine qui sert d’écran.L'image est nette au centre de la rétine, plus floue ailleurs. L’image d'un objet apparaît inversée sur la rétine : le bas devient le haut, la droite devient la gauche et inversement (voir le schéma ci-dessous). Plus l'objet est éloigné, plus l'image est petite : c'est la perspective, un effet produit par tout dispositif optique convergent et qui est plus ou moins fort suivant les caractéristiques du dispositif optique. Il n'y a pas de perspective dans la réalité[87]. La lumière est dosée par l’ouverture plus ou moins grande de la pupille (l'iris a un rôle de diaphragme optique) : s’il y a moins de lumière, la pupille est agrandie, et inversement s’il y a plus de lumière l’iris rétrécit la pupille et protège au besoin de l’éblouissement[88].

L’œil s'avère complexe, la rétine est de forme (très approximativement) sphérique et non pas plane : en conséquence, l’image est déformée sur la rétine, et plus encore sur les parties les plus éloignées du centre. Il s’agit d’aberrations géométriques, auxquelles s’ajoutent d’autres aberrations liées aux couleurs, les aberrations chromatiques. L’image obtenue sur la rétine est donc imparfaite, alors que la vision « apparaît nette, stable et continue. Comment peut-on bien voir avec une telle entrée visuelle ? »[89].

Formation de l’image d’un objet sur la rétine (qui sert d’écran) dans un œil normal.
Les deux fonds d'œil droit et gauche : ils montrent la surface de la rétine, ses vaisseaux sanguins, la macula, la tâche aveugle.
Structure de la rétine
au niveau de la fovéa. Il n'y a que des cônes, serrés, chacun en lien avec le cerveau : la vision est nette et en couleurs.
Structure de la rétine en périphérie : le regroupement des signaux des bâtonnets permet de détecter des lumières plus faibles et induit une image moins nette.

Fond d'œil

Un fond d’œil (voir les photos ci-dessus) est une photographie réalisée de face montrant la surface de la rétine, en rose-orangé, dans la partie arrière de l’œil. La partie centrale du fonds d’œil apparaît plus foncée et est appelée macula. Les vaisseaux sanguins de l’œil apparaissent sur le fond d’œil et convergent vers la papille optique qui est la zone claire du côté du nez. Les circuits nerveux (peu visibles sur le fond d’œil) venant de toute la rétine convergent également vers la papille et forment le nerf optique.

La tâche aveugle

La papille optique est souvent appelée tache aveugle car elle est effectivement aveugle (à cet endroit, il n'y a pas de photorécepteurs, contrairement au reste de la rétine), même si habituellement il n’apparaît pas d'espace vide dans ce qui est vu. Il est possible de vérifier que la tâche aveugle n'apparaît pas sur l'image vue alors qu'il n'y a pas de photorécepteurs à son endroit.

Test de la tâche aveugle et du remplissage des vides par le cerveau : se placer bien en face de la barre bleue, fermer l’œil droit, placer l'œil gauche face au + à droite, s'approcher et s'éloigner jusqu'à voir disparaître le rond blanc à gauche : tout est alors bleu à cet endroit.

Dans le test ci-dessus, quand l'image du rond blanc est projetée dans l’œil sur la tâche aveugle, elle n'est alors plus visible mais le cerveau complète la vue et fait la continuité avec ce qui est autour (ici du bleu). Il est possible aussi de faire l'expérience en fermant l’œil gauche et en se plaçant face au rond à gauche. Ces expériences sont réalisées avec un seul œil ouvert (vision monoculaire). Si les deux yeux sont ouverts (vision binoculaire), chaque œil fournit une image alors que les deux tâches aveugles se retrouvent du côté opposé de ces images (voir les photos ci-dessus) : le cerveau utilise alors ce qu'il a dans une image pour combler le trou qui sera dû à la tâche aveugle dans l'autre image[90].

La rétine

La rétine reçoit les rayons lumineux qui sont alors identifiés par des photorécepteurs. Les photorécepteurs traduisent (transduction) la lumière reçue en influx nerveux pour le cerveau. Il y a deux grands types de photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. Les cônes permettent la vision des couleurs et la précision de la vue (acuité visuelle) en éclairement élevé (le jour par exemple) : ils sont essentiellement positionnés au centre de la rétine et chaque cône est directement relié au cerveau. Les bâtonnets donnent une vision en éclairement faible, plus floue (jusqu'à des milliers de bâtonnets peuvent être reliés à une même fibre nerveuse vers le cerveau) et en noir et blanc ; ils détectent aussi le mouvement et sont situés surtout sur la périphérie de la rétine.

Le centre de la rétine est appelé macula (visible sur un fond d’œil) et le reste est nommé périphérie. La macula est une zone d'environ 5,5 mm de diamètre, au centre de laquelle se situe la fovéa (0,2 mm de diamètre)[alpha 11].

Les schémas ci-dessus montrent la structure simplifiée de la rétine au niveau de la fovéa (où il n'y a que des cônes, avec une grande densité) et de la partie périphérique de la rétine (où il n'y a quasiment que des bâtonnets, avec une densité moindre). La lumière doit traverser la surface de la rétine et ses couches nerveuses avant de trouver les photorécepteurs (cônes et bâtonnets), ce qui diminue la qualité de l'image captée. Cependant, au niveau de la fovéa, sur environ 1% de la surface de la rétine, les cônes sont plus accessibles à la lumière permettant une grande acuité visuelle et la détection des couleurs.[92] - [93]

Zones de sensibilité des cônes (S, M et L) et des bâtonnets (R) chez l'être humain, suivant les longueurs d'onde (en nm) de la lumière.

La perception des couleurs

La lumière du soleil est composée d’ondes électromagnétiques, tout comme les ondes radio par exemple. Elle apparaît blanche, mais elle peut être décomposée, par exemple par les gouttes d'eau dans l’arc-en-ciel, laissant alors apparaître les différentes couleurs visibles. Dans la lumière du soleil, il y a aussi d’autres ondes qui ne sont pas visibles (en particulier dans l'infra-rouge et l'ultraviolet). Les longueurs d’onde de la lumière visible vont de 380 à 780 nm. La rétine détecte les caractéristiques de la lumière à partir de ses photorécepteurs : les bâtonnets qui sont insensibles à la couleur et sont sensibles au mouvement, les cônes qui sont sensibles aux couleurs. Les cônes sont de trois types appelés conventionnellement : bleu (S), vert (L) et rouge (M)[94]. Voir le schéma ci-contre qui fait apparaître les zones de sensibilité des cônes et bâtonnets.

Les zones du champ visuel

« Le champ visuel est la zone totale dans laquelle la perception visuelle est possible lorsque la personne regarde devant elle. »[95] Lorsque l’œil fixe un point, il détecte des lumières, des couleurs et des formes. La vision n’est cependant pas la même dans toutes les parties du champ visuel. Si on examine ce qui se passe dans le plan horizontal, en moyenne chaque œil voit : du côté du nez jusqu’à un angle de 50-60° et du côté de la tempe jusqu’à 80-90° ou plus. La vision avec les deux yeux (binoculaire) peut s’étendre, en moyenne, jusqu’à 50-60° des deux côtés et au-delà la vision est monoculaire (jusqu'à 80-90°)[96]. Voir le schéma du champ visuel (encadré) qui précise aussi : la zone dans laquelle il est possible de discriminer les couleurs (± 30°), la zone de reconnaissance des symboles (± 20°), la zone de lecture (± 10°), la zone qui correspond au point fixé par le regard et où l’acuité visuelle ainsi que la vision des couleurs sont maximales (3 à 5°).

Vision binoculaire.

En vision binoculaire, une image se forme sur la rétine de chacun des deux yeux. Il y a donc deux images et elles sont un peu différentes car les deux yeux sont décalés. Cette vision binoculaire présente plusieurs avantages, en particulier : le sujet voit toujours même s’il a perdu un œil ; le champ de vision est plus large avec deux yeux (en moyenne 180 °) qu’avec un seul (en moyenne 150 °) ; le cerveau fusionne les deux images pour obtenir une vision du relief (vision stéréoscopique)[97] et apprécier les distances (pour faire facilement les gestes quotidiens : verser de l'eau dans un verre, monter les escaliers...)[98].

Les domaines de vision

En fonction des conditions d'éclairement, il est possible de distinguer trois domaines différents de vision. Voir le schéma ci-contre : Les domaines de vision.

La vision en faible éclairement (par exemple la nuit) est peu précise et en noir et blanc (seuls les bâtonnets répondent) ; elle est nommée vision scotopique.

La vision en éclairement diurne (intérieur ou extérieur) est précise et colorée (les cônes sont seuls utilisés) ; elle est nommée vision photopique. En cas de trop fort éclairement (globalement ou sur un point), il y a risque d’éblouissement et de lésion.

En éclairement moyen les cônes et les bâtonnets sont utilisés. La vision est moyennement précise et peu colorée ; elle est nommée vision mésopique[99].

Une image de mauvaise qualité mais optimisée pour le cerveau

Ce qui est fourni au cerveau : deux images plates, inversées, peu colorées, floues en bonne partie.

Ci-dessus il a été souligné qu'à la médiocrité optique de l’œil s'ajoutent des dispositions physiologiques inhomogènes alors qu'il s'agit d'images complexes, parfois ambiguës ou brouillées : tout ceci est a priori contradictoire avec un rendu de qualité (précision d'image et couleurs) et questionne à nouveau car ce qui est vu en final apparaît, malgré tout, de bonne qualité. On peut imaginer d'avoir une surface de fovéa plus grande ce qui améliorerait l'image fournie au cerveau. En pratique, ce n'est pas possible car le traitement des informations demanderait alors beaucoup plus de fibres nerveuses et d'espace dans le cerveau [alpha 12] - [93] - [92].

Par ailleurs, c'est la détection du contraste (distinguer les contours des objets) et du mouvement (distinguer alors ce qui est animé dans l'environnement) qui a été favorisée au cours de l'évolution, dans un but de survie. En 1955, David Hubel et Torsten Wiesel ont découvert que « la rétine n’est pas une simple matrice de capteurs de lumière, mais qu’elle représente déjà un dispositif adaptatif de détection d’objets mouvants définis par des zones de contraste. » Au niveau de la rétine, les premiers traitements son donc déjà effectués et le cerveau reçoit des informations qui ne correspondent pas à une bonne qualité d'image, mais qui est déjà optimisée pour le traitement du contraste et du mouvement[27].

Le traitement des informations visuelles par le cerveau

Le système visuel humain, des yeux aux cortex visuels primaires. Les informations venant du champ visuel gauche sont transmises au cortex visuel droit (et inversement).

Le traitement des informations visuelles fait travailler une grande proportion de notre cerveau. Pour certains primates, des estimations ont été faites et concluent que la moitié du cortex est concerné par ce traitement[30].

Une dizaine de voies pour aller des yeux au cerveau

Les yeux sont connectés au cerveau par une dizaine de voies servant à diverses fonctions de la vision. La grande majorité des informations visuelles venant des yeux est transmise à l'aire visuelle V1 ou cortex visuel primaire dans chaque hémisphère (gauche et droit) du cerveau. Cependant, des axones venant de la rétine vont vers l'hypothalamus où est situé le principal site de l'horloge biologique interne : l'information sur la clarté ou l'obscurité permet de synchroniser les rythmes biologiques liés au cycle jour-nuit (l'éveil et le sommeil par exemple). D'autres axones venant de la rétine vont rejoindre le prétectum et le colliculus supérieur qui sont une voie rapide contrôlant l'ouverture de la pupille et certains mouvements des yeux[100] - [88].

Les traitements visuels dans le cerveau

Triangle de Kanizsa
Nous percevons un triangle blanc qui serait en avant de cercles noirs et d'un autre triangle, à partir d'indices sur les formes suggérées. L'aire V1 ne fait pas apparaître les lignes manquantes, c'est V2 qui les déduit, puis V1 et V2 harmonisent leurs résultats[101].

Les parties du système visuel humain qui transmettent les informations jusqu'à l'aire V1 de chaque hémisphère sont représentées dans un schéma ci-avant : l'œil (avec sa rétine), les nerfs optiques, le chiasma optique, le tractus optique, le corps géniculé (ou genouillé) latéral, les radiations optiques. Le schéma montre aussi comment les informations venant du champ visuel gauche sont aiguillées par le chiasma optique vers l'hémisphère droit du cerveau (et inversement)[88]. L'information visuelle a des caractéristiques (appelées aussi « traits », en particulier : couleur, orientation, mouvement, contraste, fréquence spatiale, forme). Cette information accède à l'aire V1 (ou cortex visuel primaire) où ces caractéristiques sont alors extraites puis traitées plutôt séparément par des aires cérébrales plus spécialisées, par exemple : V4 (couleur), V5 (mouvement)[102]. Toutes ces aires visuelles existent dans les deux hémisphères du cerveau. Par ailleurs, « Les connexions entre aires ne vont pas seulement depuis les aires primaires vers les aires supérieures, mais vont aussi dans le sens inverse. Ainsi, on estime par exemple que dans l’aire visuelle primaire, seulement 5 % des informations proviennent des yeux via le thalamus, le reste provenant d’autres aires cérébrales. »[103] L'information circule donc dans le cerveau de façon complexe et non directement de l’œil à la vision. De plus, certains traitements (processus cognitifs) trouvent leur origine dans l’œil (ils sont dits montants ou bottom-up), alors que d'autres traitements trouvent leur origine dans les connaissances (système cognitif : mémoire en particulier) et sont dits descendants (top-down)[104].

Les voies de la reconnaissance (quoi ?), de l'action (où ?) et de l'exploration visuelle

Les voies ventrale (quoi ?) et dorsale (où ?) du traitement des informations visuelles

Les informations issues de ces traitements sont regroupées (suivant des lois de groupement qui ont été découvertes par le courant Gestalt et en s'appuyant sur des indices). Puis ces informations sont utilisées pour la reconnaissance de ce qui est vu et/ou pour l'action. Il s'agit de deux processus spécifiques et indépendants car certains patients sont capables de reconnaître des objets, mais pas de les saisir ou, à l'inverse, de saisir un objet sans en avoir une vision consciente (il s'agit de la vision aveugle dont il a été question plus haut) : ces patients ont des lésions corticales (lésions du cortex) particulières et on parle d'ataxie visuelle dans le premier cas et d'agnosie visuelle dans le second.[105]

Un exemple souvent cité illustre le travail réalisé pour reconnaître une tasse de thé et la saisir. La reconnaissance utilise une voie dans le cerveau dite « ventrale », la voie du « quoi ? » qui travaille plus particulièrement avec la mémoire (concepts, événements vécus). Le contrôle visuel et moteur nécessaire à la préhension de la tasse utilise une autre voie dite « dorsale », la voie du « où ? ». Voir le schéma du cerveau ci-contre qui montre ces deux voies. Si prendre une tasse de thé peut être simple au quotidien, les essais réalisés avec des robots ont montré que c'est en fait une opération très complexe qui nécessite de situer le corps (les yeux et la main en particulier) par rapport à la tasse et de réaliser un grand nombre d'opérations en boucle dans le cerveau en relation avec l'exploration visuelle de l'environnement (des saccades oculaires, des mouvements des yeux de la tête, du corps )[106].

L'exploration visuelle s'appuie sur un apprentissage réalisé au cours de la vie de la personne qui lui permet de réaliser les mouvements adaptés. Cette exploration est nécessaire car la vision précise est limitée à une toute petite zone de l'espace visuel : « Alors que nous avons subjectivement l’impression d’une vision panoramique, tout se passe comme si nous voulions visiter une maison la nuit avec une lampe torche dont le faisceau lumineux ne ferait que 2 degrés d’angle »[107].

Enfin, le cerveau doit aussi assurer la stabilité de la vision alors qu'il y a une succession d'environ 13 images à la seconde (comme dit ci-dessus) changeant en permanence (saccades visuelles...), tout au long de la journée : ceci reste encore à expliquer complètement[106] - [34] - [108].

Seul ce qui bouge est vu

Il a été précisé que la surface de la rétine est inhomogène (par exemple, il y a des vaisseaux sanguins à la surface), que les récepteurs de la lumière (cônes et bâtonnets) sont situés dans les couches les plus profondes de la rétine et pourtant rien de cela n'apparaît dans ce qui est vu. Ceci est dû à un mécanisme dans le cerveau qui efface tout ce qui est fixe. Dit autrement : nous ne pouvons voir que ce qui bouge. Et si nous cherchons à bien voir un objet qui est fixe, c'est l’œil qui bouge par saccades oculaires pour nous permettre de le voir avec précision[109].

Ce sont les bâtonnets, dans la périphérie de la rétine qui permettent de détecter le mouvement, une détection entamée dès la rétine. Au niveau du cerveau, c'est l'aire V1 puis les voies dorsale et ventrale qui prennent le relais : la voie dorsale (voie du « où ? ») coordonne l'exploration visuelle (positionner les yeux et leur fovéa) pour bien identifier ce qui est vu par la voie ventrale (voie du « quoi ? »). Ainsi les deux voies du traitement visuel se coordonnent pour la détection, l'identification puis l'action[110].

L'image remise à l'endroit, en relief, complétée et colorée

Les images sur la rétine est inversée : le cerveau rétablit ces images dans le bon sens, puis elles sont combinées, interprétées et une vue en relief est alors produite.

Par ailleurs, les images arrivant au cerveau sont colorées au centre, mais elles ont très peu de couleurs sur la périphérie. Le cerveau complète donc en procédant à la colorisation de toute la périphérie avec l'appui de l'exploration visuelle (qui élargit un peu la zone colorée) et la mise en mémoire des couleurs. La colorisation de la périphérie de l'image est donc déduite, réinventée, pour une grande part.

Par ailleurs, le cerveau s'avère capable de décomposer les caractéristiques de plusieurs objets vus en même temps, de les traiter en parallèle dans des zones distinctes du cerveau et de s'y retrouver en final en aboutissant à une image vraisemblable (un véritable défi appelé liage)[111].

Les traitements visuels dans le cerveau : efficaces, avec des limites

Les informations transmises depuis les yeux subissent donc des traitements élaborés dans le cerveau. Les illusions visuelles permettent de dévoiler l'existence de ces traitements (en augmentant le contraste et en s'appuyant sur des indices ou le contexte), tout en démontrant leurs limites (l'image vue est différente de l'image réelle, comme dans les exemples vus ci-dessus : l'illusion du contraste ou le triangle de Kanizsa).

Ces traitements automatiques permettent d'extraire les informations pertinentes, à partir de sources imparfaites mais en partie optimisées, puis de réagir efficacement et rapidement dans les situations courantes, même si les résultats ne sont pas toujours fiables (illusions)[112]. Dans quelques cas, l'accident est possible à la suite d'une mauvaise interprétation du cerveau[73].

Plus largement, le cerveau essaie de deviner ce qu'il y a dans l'image et invente ce qu'il ne voit pas bien : de façon courante nous croyons voir quelque chose et la réalité est autre : si nous nous en apercevons, nous corrigeons. Le travail du cerveau pour la vision consiste à faire des suppositions, à regarder de plus près, à corriger, à recommencer si besoin[69]. Un exemple classique est la corde prise pour un serpent à la tombée de la nuit : c'est un serpent qui est vu dans l'instant (réaction sécuritaire), puis, en examinant mieux, le passant voit, cette fois, que c'est une corde, le vérifie encore et la tension tombe.

L'émergence de la vision consciente

Alors que nous croisons quelqu’un, l’image de son visage se forme dans l’œil. Puis des informations sont transmises à l’aire visuelle primaire V1 et des échanges vont avoir lieu avec les autres aires visuelles pour identifier le visage. Ces traitements sont automatiques car le cerveau reçoit de nombreuses informations et doit les traiter rapidement, de façon automatique. Seulement une petite partie des informations sensorielles reçues vient à la conscience. Il faut environ 300 millisecondes (0,3 s) après la formation de l’image dans l’œil, pour que l'image du visage devienne consciente, pour qu’il soit possible de dire : « Je vois Untel ». Suivant une approche fréquemment partagée, les perceptions restent inconscientes tant qu’elles n’accèdent pas à un « espace de travail global » dans le cerveau où elles peuvent être utilisées pour des réactions conscientes, plus flexibles (par exemple, saluer la personne rencontrée)[113].

La vision est influencée par des interprétations personnelles

Les informations reçues par la rétine sont d’abord traitées par des automatismes basiques pour chercher à identifier les contrastes (pour identifier les contours et les formes, le mouvement), les orientations… dans des traitements dits « ascendants » ou « bottom-up », partant des informations arrivant sur la rétine. D’autres traitements vont s’appuyer sur les connaissances, par exemple quand il s’agit de reconnaître un visage : on parle de traitements « ascendants » ou « top-down »[104]. Dans ces derniers traitements, l’utilisation de la mémoire introduit l’histoire de la personne dans le processus visuel : ainsi, ce qui est vu consciemment est tributaire d’une partie de l’identité de la personne.

Plus : des recherches ont montré que chacun porte en lui des préjugés inconscients, pas forcément en accord avec ses valeurs conscientes, et ces préjugés influencent inconsciemment sa vision. Cela vient du fait que, dans un passé lointain, il fallait déterminer quasi-instantanément si la personne qui apparaissait en face de soi était un ennemi ou un ami, c’était parfois une question de vie ou de mort. La réponse devait être immédiate, il pouvait être nécessaire de « combattre ou fuir ». Pour cela, des processus automatiques et inconscients permettaient au cerveau de donner une réponse adaptée le plus souvent, en s’appuyant sur des images stéréotypées ou des préjugés en mémoire. Ces processus sont restés[114].

Ainsi, dans une expérience réalisée en 2016 aux États-Unis, « des personnes devaient associer très rapidement (en moins d’une demi-seconde) des visages à des émotions. Résultat : les visages d’hommes noirs souriants ont été majoritairement classés comme « en colère », des femmes à la mine patibulaire comme « heureuses », etc. Soit les stéréotypes les plus communs aux États-Unis. (…) [Plus, avec l’imagerie cérébrale,] l’activité neuronale générée par la vision d’un visage d’homme noir était tout à fait comparable à celle suscitée par des visages objectivement en colère. » Ainsi, des préjugés inconscients arrivent à modifier l’image reçue afin qu'elle se conformer à ces préjugés. Ce qui peut aider à bien réagir rapidement, mais peut aussi amener au drame : « plusieurs études expliquent ainsi comment aux États-Unis les policiers ont davantage tendance à interpréter la présence d’un objet quelconque dans les mains d’une personne noire comme étant une arme. Et, se sentant menacés, à tirer »[114]. Les sciences cognitives affirment de plus en plus que les manières de voir, les croyances et le milieu culturel de la personne jouent un rôle important dans les processus de la vision, comme dans tout ce qui constitue la cognition (la pensée, ). L. Naccache fait ainsi du « Je », lui-même fictionnel, le principal acteur de notre « cinéma intérieur » auquel il imprime « toute sa puissance subjective : nos croyances, nos connaissances, nos intentions, notre attention, nos désirs, nos souvenirs, nos regrets, nos complexes, nos émotions, notre niveau d’éveil, notre motivation, notre humeur, nos peurs, nos espoirs »[115].

Mieux maîtriser les illusions

Pour une approche plus générale, voir : débiaisement.

La vision (plus généralement la perception) amène des réactions parfois inadaptées ou dangereuses : est-il possible d’être moins dépendant de ces travers ?

Il n’est déjà pas possible de s’affranchir des illusions qui sont du domaine de la physique telle que l’illusion de la roue qui tourne à l’envers ou le fait de voir en perspective : même si la personne sait que c’est une illusion et si elle connaît le mécanisme, il n’y a rien à faire, l’illusion perdure.

Pour L. Perrinet, c’est aussi le cas pour les illusions produites par des phénomènes de « bas niveau » (qui s’appuient directement sur les données des yeux) : nous ne pouvons rien faire, on ne peut s’affranchir de l’illusion : ceci a pu être vérifié avec l’illusion du contraste ci-dessus car cette illusion subsiste même après avoir vérifié que la bande du milieu est uniformément grise[116]

À l’inverse, A. Guion indique qu’il est possible de lutter contre les préjugés inconscients qui sont des phénomènes illusoires de « haut niveau » (qui s’appuient directement sur les connaissances) : « Dans notre cerveau, deux zones spécifiques, le cortex cingulaire antérieur, qui gère la détection de l’erreur et notre capacité à nous mettre à la place de l’autre, et le cortex préfrontal, travaillent à reconnaître nos biais implicites et à les dépasser ». L’une des méthodes pratique consiste à pratiquer les jeux de rôles : « C’est ainsi une des méthodes utilisées par l’association Le Cercle des parents – forum des familles (CPFF), en Israël Palestine, qui fait se rencontrer des familles israéliennes et palestiniennes endeuillées par le conflit lors d’une série de week-ends. »[114]

Dans la même ligne, D. Bor affirme que la méditation rend la perception plus sensible tout en protégeant de certaines illusions visuelles[117].

Pour L. Naccache, quand une personne sait mieux comment elle se perçoit et perçoit le monde, elle comprend facilement que la perception des autres dépend aussi beaucoup de leur histoire et qu’elle est forcément différente de la nôtre. D’où plus de tolérance[118].

Apprentissage de la vision

Le développement de la vision chez le jeune enfant fait partie de processus psychologiques très complexes. Dès 1937, Piaget indique qu'elle est chez l'enfant une mise à jour visuelle permanente de la représentation mentale du monde réel de l'individu[119].

La vision implique des zones du cerveau différentes de celles qui concernent le langage, bien que leur apprentissage s'effectue pour une large part en même temps et concerne les mêmes objets, qu'il faut distinguer et nommer. L'autonomie de la vision est d'autant plus manifeste que les centres du langage échouent à décrire la chose vue[120].

Notes et références

Notes

Ce dessin d'Ernst Mach a d'autres noms, par exemple : « Autoportrait d'Ernst Mach », « Autoportrait du moi », « Autoportrait sans miroir ». Il existe aussi une autre version du dessin :
« Ce qui importe véritablement ici est de prendre conscience de la palette insoupçonnée des mille et un processus psychologiques et cérébraux qui composent les images que nous percevons à partir des impressions lumineuses qui frappent sans relâche nos rétines »[47]
« Platon est le précurseur du courant « idéaliste » ou spiritualiste (Bergson) : les perceptions et réalités ne dérivent pas des sensations mais sont des productions de l’esprit (l’âme à son époque). Aristote est l’ancêtre de l’empirisme et de la science moderne. Le monde extérieur est réel et nos connaissances viennent de la perception. (…) anticipant ainsi la conception actuelle selon laquelle l’esprit est produit par le cerveau. »[52]
G. A. Winer s’appuyant sur Piaget montre que les enfants (et même beaucoup d’adultes) croient toujours à l’émission [48]. B.D. Robbins[54] dans sa réponse à Winer soutient la thèse que croire à l’émission c’est se fier à une vue à la 1ère personne, alors que la théorie scientifique de réception des rayons lumineux est une approche à la 3è personne.
C'est « le cerveau qui délivre la vision, l’œil et ses annexes sont des organes intermédiaires permettant d'accéder au résultat final : voir » »[57]. « Vous voyez avec votre cerveau, pas avec vos yeux » (« You see with your brain, not your eyes »)[58].
Une inférence est une opération par laquelle on passe de prémisses à une conclusion. La conclusion est considérée vraie si les prémisses sont vrais (déduction) et probable si les prémisses sont seulement probables (induction)[60]
L'expression « illusion perceptive »[71] est générale et correspond à tous les sens car il y a des illusions pour tous les sens. L'expression « illusion d'optique » n'est pas toujours adaptée aux illusions visuelles.
Pour expliquer la vision continue des scènes de cinéma et de la vie quotidienne à partir d'une succession d'images fixes, la persistance rétinienne sert souvent d'explication. Mais la persistance rétinienne (uniquement physiologique, dans l’œil) est mise en question au profit d'une illusion produite par le cerveau, l'effet phi ou effet bêta selon les auteurs : le cerveau invente un remplissage réaliste entre les images échantillonnées[81] (voir aussi l'article en anglais Phi phenomenon).
Un neurone multipolaire est en contact avec plusieurs autres cellules par de nombreuses dendrites. Il existe aussi des neurones bipolaires : ils n'ont qu'une seule dendrite et sont présents dans quelques organes sensoriels (dont la rétine).
Le terme "cerveau" dans le texte renvoie plus exactement à encéphale.
Il existe plusieurs définitions de la macula et de la fovéa (l'une peut être assimilée à l'autre aussi) et plusieurs zones dans la macula[91].
Il est possible de vérifier facilement par expérience que la précision de la vision se dégrade en vision périphérique. Fixer le regard sur un objet (les yeux ne doivent pas bouger). L'expérience consiste à essayer de reconnaître les objets qui sont à distance du point visé ainsi que leurs couleurs. Cette reconnaissance s'avère difficile. Pour bien identifier un objet et ses caractéristiques, il faut déplacer le regard sur l'objet : l'objet est alors « vu » par le centre de l’œil, la fovéa, et précision et couleurs sont optimales.

Références

(en) « Self-Portrait by Ernst Mach (1886) », sur The Public Domain Review
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« Le visage ou la représentation impossible - Nonfiction.fr le portail des livres et des idées », sur www.nonfiction.fr (consulté le 13 juillet 2022)
(de) Ernst Bloch, Aliénations I [« Verfremdungen I »], Suhrkamp Verlag, 1962, Partie Effets d'éloignement : autoportrait sans miroir (Selbstporträt ohne Spiegel). Cette partie a été traduite de l'allemand par Yves Kobry et publiée dans les Cahiers du Musée national d'art moderne 14 en 1984.
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Annexes

Bibliographie

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Alain Lieury, Manuel visuel de psychologie cognitive - 4e édition, Dunod, 2020 (ISBN 978-2-10-080118-3)
[Collectif La cognition] Thérèse Collins, Daniel Andler, Catherine Tallon-Baudry et al., La cognition Du neurone à la société, Éditions Gallimard, 2018 (ISBN 978-2-07-276437-0)
Pascal Sévérac, La perception, Ellipses, 2018 (ISBN 978-2-340-02499-1)
[Collectif Psychologie cognitive] Marianne Habib, Louisa Lavergne et Serge Caparos, Psychologie cognitive - Cours, méthodologie et exercices corrigés, Armand Colin, 2018 (ISBN 978-2-200-62108-7)
Anil Seth et al. (trad. de l'anglais par Antonia Leibovici, préf. Chris Frith), 3 minutes pour comprendre les 50 plus grands mécanismes du cerveau - Architecture et fonctionnement du cerveau, cerveau gauche contre cerveau droit, cerveau linguistique, émotionnel, sommeil et rêve... [« 30-second Brain »], Guillaume Trédaniel, 2017, 4^e éd. (1^re éd. 2014) (ISBN 978-2-7029-1068-9)
[Collectif Le cerveau et la pensée] Jean-François Dortier, Le cerveau et la pensée - Le nouvel âge des sciences cognitives, Éditions Sciences Humaines, 2014 (ISBN 978-2-36106-054-1)
« Des « théories de la vision » à l'« anthropologie du regard » : nouvelles perspectives de recherche ? », Cahiers des études anciennes, n^o spécial « Vision et regard dans la comédie antique »,‎ 2014 (lire en ligne)
Robert Sève, Science de la couleur : Aspects physiques et perceptifs, Marseille, Chalagam, 2009
Alfredo Paternoster (trad. de l'italien par Anne Reboul), Philosophe et les sens (le) - Introduction à la philosophie de la perception, Presses Universitaires Grenoble, 2009 (ISBN 978-2-7061-1521-9)
Jérôme Dokic, Qu'est-ce que la perception ?, Librairie philosophique J. Vrin, 2009 (ISBN 978-2-7116-1670-1)
Pierre Jacob, « Portées et limites des théories énactives de l’expérience visuelle », Intellectica - Revue de l'Association pour la Recherche Cognitive, Paris, n^o 43,‎ 2006, p. 11-26 (lire en ligne)
Pierre Jacob, « Neurosciences et philosophie: le cas de la vision », dans E. Pacherie & J. Proust (dir.), La Philosophie cognitive, Paris, Ophrys, 2004 (lire en ligne)
Antonio Marazzi, « Un regard anthropologique sur la vision », Diogène, n^o 199,‎ 2002, p. 106 à 118 (lire en ligne)
Richard Langton Gregory (trad. de l'anglais), L'oeil et le cerveau - La psychologie de la vision [« Eye and Brain: The Psychology of Seeing 1998 »], De Boeck, 2000 (ISBN 978-2-744-50067-1)

Liens externes

Conférence expérimentale sur la vision de l'espace Pierre-Gilles de Gennes de l'ESPCI ParisTech
Benjamin Tremblay, « Savoir voir, voir sans savoir : des politiques de la vision », sur Implications philosophiques, 2014

Articles connexes

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