Notre capacité à voir commence par les cellules photoréceptrices sensibles à la lumière de nos yeux. Une région spécifique de la rétine, appelée fovéa, est responsable d’une vision nette. Ici, les photorécepteurs coniques sensibles aux couleurs nous permettent de détecter même les plus petits détails. La densité de ces cellules varie d’une personne à l’autre. De plus, lorsque nous nous fixons sur un objet, nos yeux effectuent des mouvements subtils et continus, qui diffèrent également selon les individus. Des chercheurs de l’hôpital universitaire de Bonn (UKB) et de l’université de Bonn ont étudié comment une vision nette est liée à ces minuscules mouvements oculaires et à la mosaïque de cônes. En utilisant l’imagerie haute résolution et la micropsychophysique, ils ont démontré que les mouvements oculaires sont finement réglés pour fournir un échantillonnage optimal par les cônes. Les résultats de l’étude ont maintenant été publiés dans la revue eLife.
Les humains peuvent fixer leur regard sur un objet pour le voir clairement grâce à une petite région située au centre de la rétine. Cette zone, connue sous le nom de fovéa (du latin « fosse »), est constituée d’une mosaïque serrée de cellules photoréceptrices à cônes sensibles à la lumière. Leur densité atteint des sommets de plus de 200 000 cônes par millimètre carré, sur une superficie environ 200 fois plus petite qu’une pièce d’un quart de dollar. Les minuscules cônes fovéaux échantillonnent la partie de l’espace visuel visible à l’œil et envoient leurs signaux au cerveau. Ceci est analogue aux pixels d’un capteur d’appareil photo, avec des millions de cellules photosensibles réparties sur leur surface.
Il existe cependant une différence importante : contrairement aux pixels d’un capteur d’appareil photo, les cônes de la fovéa ne sont pas uniformément répartis. Chaque œil a un motif de densité unique dans sa fovéa. De plus, “contrairement à une caméra, nos yeux sont constamment et inconsciemment en mouvement”, explique le Dr Wolf Harmening, chef du laboratoire AOVision au département d’ophtalmologie de l’UKB et membre du domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) “Vie et santé”. ” à l’Université de Bonn. Cela se produit même lorsque nous regardons fixement un objet immobile. Ces mouvements oculaires de fixation transmettent des détails spatiaux fins en introduisant des signaux photorécepteurs en constante évolution, qui doivent être décodés par le cerveau. Il est bien connu que l’une des composantes des mouvements oculaires de fixation, appelée dérive, peut différer d’un individu à l’autre et que des mouvements oculaires plus importants peuvent altérer la vision. Cependant, la manière dont la dérive est liée aux photorécepteurs de la fovéa et notre capacité à résoudre les détails les plus fins n’ont pas été étudiées jusqu’à présent.
Utilisation de l’imagerie haute résolution et de la micropsychophysique
C’est précisément ce que l’équipe de recherche de Harmening a étudié à l’aide d’un ophtalmoscope à lumière à balayage à optique adaptative (AOSLO), unique en son genre en Allemagne. Compte tenu de la précision exceptionnelle offerte par cet instrument, les chercheurs pourraient examiner la relation directe entre la densité des cônes dans la fovéa et les moindres détails que nous pouvons résoudre. En même temps, ils enregistraient les minuscules mouvements des yeux. Pour ce faire, ils ont mesuré l’acuité visuelle de 16 participants en bonne santé tout en effectuant une tâche visuellement exigeante. L’équipe a suivi le chemin du stimulus visuel sur la rétine pour déterminer plus tard quelles cellules photoréceptrices ont contribué à la vision chez chaque participant. Les chercheurs, dont Jenny Witten, première auteure du département d’ophtalmologie de l’UKB et également doctorante à l’université de Bonn, ont utilisé des enregistrements vidéo d’AOSLO pour analyser la façon dont les yeux des participants bougeaient lors d’une tâche de discrimination de lettres.
Les mouvements oculaires sont finement adaptés à la densité du cône
L’étude a révélé que les humains sont capables de percevoir des détails plus fins que ne le suggère la densité des cônes dans la fovéa. “De là, nous concluons que la disposition spatiale des cônes fovéaux ne prédit que partiellement l’acuité de résolution”, rapporte Harmening. De plus, les chercheurs ont découvert que de minuscules mouvements oculaires influencent une vision nette : lors de la fixation, les mouvements oculaires de dérive sont précisément alignés pour déplacer systématiquement la rétine de manière synchronisée avec la structure de la fovéa. “Les mouvements de dérive ont amené à plusieurs reprises des stimuli visuels dans la région où la densité de cônes était la plus élevée”, explique Witten. Dans l’ensemble, les résultats ont montré qu’en quelques centaines de millisecondes seulement, le comportement de dérive s’adaptait aux zones rétiniennes présentant une densité de cônes plus élevée, améliorant ainsi la vision nette. La longueur et la direction de ces mouvements de dérive ont joué un rôle clé.
Selon Harmening et son équipe, ces découvertes apportent de nouvelles informations sur la relation fondamentale entre la physiologie oculaire et la vision : « Comprendre comment l’œil bouge de manière optimale pour obtenir une vision nette peut nous aider à mieux comprendre les troubles ophtalmologiques et neuropsychologiques et à améliorer les solutions technologiques conçues pour imiter ou restaurer la vision humaine, comme les implants rétiniens.
Financement : Ce travail a été soutenu par le programme Emmy Noether de la Fondation allemande pour la recherche (DFG) ; la Fondation Carl Zeiss (HC-AOSLO) ; Novartis Pharma GmbH (prix de recherche EYEnovative) et le Fonds de publication en libre accès de l’Université de Bonn.
