Voies sensorielles pour la perception du mouvement

Ce chapitre traitera des voies sensorielles utilisées par le corps humain dans la perception du mouvement. Nous avons choisi d’y consacrer ce premier chapitre de revue bibliographique car comme nous l’avons vu dans le Chapitre 1, comprendre le fonctionnement des organes ainsi que des mécanismes sous-jacents liés à la perception du mouvement sera primordial pour pouvoir par la suite mieux comprendre la perception du mouvement elle-même et ainsi pouvoir restituer une sensation de mouvement cohérente sur simulateur de conduite. La perception du mouvement ne dépend pas que d’un seul organe. Elle est le résultat de plusieurs modalités sensorielles, interprétées et fusionnées par le cerveau pour donner une sensation de mouvement cohérente (Kemeny et Panerai 2003). Les modalités visuelles et vestibulaires sont les deux modalités prépondérantes. C’est pourquoi elles seront plus particulièrement détaillées dans ce chapitre. Les modalités tactiles et proprioceptives, que l’on peut regrouper sous le terme de modalités somatosensorielles ou somesthésie, sont très sollicitées et nécessaires pour la conduite d’un véhicule mais sont de moins grande importance, relativement aux deux premières modalités, en ce qui concerne la perception même du mouvement. Nous débuterons ce chapitre par la description anatomique de l’œil et de la rétine, puis nous continuerons avec la description du système vestibulaire. Nous détaillerons enfin la voie somatosensorielle, avant de finir avec les interactions multi-sensorielles. 

Modalité visuelle

La vision est le sens prédominant chez l’homme : environ la moitié du cortex cérébral humain est consacrée à l’analyse du monde visuel (Bear, Connors et Paradiso 2002). C’est grâce à la maîtrise de ce sens que l’homme a pu développer des mécanismes mentaux pour prévoir la trajectoire des objets, le déroulement des faits dans l’espace et le temps, et développer également de nouveaux moyens de communication, le monde de l’Art… Tout ceci grâce à l’œil, organe remarquable capable de détecter des choses allant de la taille d’un insecte à celle d’une galaxie à l’autre bout de l’univers. Cette partie s’attache à décrire de façon plus approfondie le fonctionnement de l’œil.

Description générale de l’œil

Lorsqu’on regarde l’œil d’une personne, on ne discerne pas tous les éléments le constituant. Voici ce qu’on peut apercevoir (Figure 5). Au centre de l’œil se trouve la pupille, orifice permettant à la lumière de pénétrer à l’intérieur de l’œil. L’iris, muscle circulaire dont la pigmentation donne la couleur de l’œil, a pour rôle de contrôler l’ouverture de la pupille. La pupille et l’iris sont recouverts par un liquide : l’humeur aqueuse, elle-même contenue par la cornée. Première interface de l’œil avec le monde extérieur, la cornée ne contient aucun vaisseau sanguin afin de ne pas avoir d’influence sur l’image du monde extérieur. Et afin de préserver la netteté de sa surface, elle est recouverte d’une fine couche de larmes étalée régulièrement par les paupières. Enfin, la cornée est en continuité avec la sclérotique, communément appelée blanc de l’œil. La sclérotique constitue l’enveloppe extérieure de l’œil, sur laquelle sont fixés les 3 muscles oculaires permettant de faire tourner l’œil dans son orbite. Figure 5 – Description anatomique schématique de l’œil : vue schématique en coupe sagittale. Toutefois, bien d’autres éléments constituent l’œil, permettant ainsi de percevoir le monde extérieur. Lorsque la lumière, après être passée à travers la pupille, entre dans l’œil, elle arrive sur la surface interne de l’œil : la rétine. C’est dans la couche la plus profonde de la rétine que se trouvent les photorécepteurs qui transformeront l’intensité lumineuse en  influx nerveux. Si on compare l’œil à un appareil photographique, la rétine joue le rôle de la pellicule pour un appareil argentique, ou du capteur CCD pour un appareil numérique. Les informations renvoyées par les photorécepteurs de la rétine sont alors acheminées jusqu’au nerf optique, qui sort à l’arrière de l’œil et achemine le signal nerveux jusqu’au cerveau. Afin que l’œil garde sa forme sphérique, l’œil est rempli d’un liquide visqueux : l’humeur vitrée. Si on compare à nouveau l’œil à un appareil photographique, on se rend compte que l’œil a besoin de l’équivalent d’un objectif pour avoir une image nette quelle que soit la distance de l’objet sur lequel porte le regard. C’est le rôle du cristallin. Surface transparente assimilable à une lentille située derrière l’iris, le cristallin est suspendu entre des ligaments attachés eux-mêmes aux muscles ciliaires. La contraction ou le relâchement de ces muscles va étirer ou bomber le cristallin, ce qui entraînera le changement de sa convergence. Ainsi, l’image du monde extérieur sera nette sur la rétine. Ce mécanisme s’appelle l’accommodation et permet, en plus d’avoir une image nette, d’avoir une information sur la distance à laquelle se trouve l’objet regardé.

Description de la rétine

Un examen ophtalmoscopique de l’œil (Figure 6) permet de mettre en évidence certaines particularités de la rétine et de la surface interne de l’œil. Premièrement, de nombreux vaisseaux sanguins irriguent la surface interne de l’œil. Ces vaisseaux sanguins, lorsqu’ils sont suffisamment gros, empêchent la lumière d’arriver jusqu’aux cellules photoréceptrices de la rétine. Ces vaisseaux sanguins naissent d’un disque appelé disque optique (ou tache aveugle). Cette zone particulière ne contient aucun photorécepteur et est également l’endroit par où les fibres du nerf optique sortent de la rétine et de l’œil. Il existe donc pour chaque œil une zone aveugle que le cerveau doit compenser. Figure 6 – Image ophtalmoscopique de l’œil, d’après (Bear, Connors et Paradiso 2002) L’examen ophtalmoscopique met également en évidence une autre particularité : la macula, tâche sombre en plein centre de la rétine. Aucun vaisseau sanguin de grosse taille ne passe dans cette zone. On se rend compte que la vision centrale de l’œil est de ce fait de meilleur « qualité » que la vision périphérique. La fovéa, tache noire d’environ 2 mm de 12 Chapitre 2 Voies sensorielles pour la perception du mouvement diamètre où la rétine est plus fine, se trouve au centre de la macula. Géométriquement, c’est également la zone diamétralement opposée à la pupille. C’est donc dans la fovéa que se forment les images correspondant à la vision centrale. La rétine possède une organisation laminaire en 3 couches principales (Figure 7). Au plus profond de la rétine (c’est-à-dire au plus loin par rapport à l’humeur vitrée) se trouve la couche nucléaire externe. C’est dans cette couche que se trouvent les photorécepteurs. Il apparaît donc que la lumière doive traverser les deux autres couches : dans l’ordre la couche ganglionnaire et la couche nucléaire interne, avant d’atteindre les photorécepteurs. Ces deux dernières couches ne contiennent pas de cellules sensibles directement à la lumière.