Comment percevons-nous les couleurs ?

La science de la vue

Le monde qui nous entoure est une vibrante mosaïque de couleurs, pourtant, contempler une rose rouge éclatante ou un ciel d'un bleu serein n'est pas aussi simple qu'il y paraît. C'est un processus fascinant et complexe qui fait intervenir la physique, la biologie et la neurologie. Percevoir les couleurs est essentiellement l'interprétation par notre cerveau des différentes longueurs d'onde de la lumière .

Le rôle de la lumière : le point de départ

La perception des couleurs commence avec la lumière . La lumière est une forme de rayonnement électromagnétique, et la partie visible par l'œil humain est appelée le spectre visible . Ce spectre s'étend d'environ 380 nanomètres (nm) à 740 nm .

• Longueurs d'onde et couleurs : différentes longueurs d'onde correspondent à différentes couleurs :

  • Les longueurs d'onde les plus courtes (environ 380–450 nm) sont perçues comme violettes et bleues .

  • Les longueurs d'onde moyennes (environ 500–570 nm) sont perçues comme vertes .

  • Les longueurs d'onde les plus longues (environ 620–740 nm) sont perçues comme rouges .

• Interaction de l'objet avec la lumière : lorsqu'un objet est frappé par la lumière, sa surface absorbe et réfléchit sélectivement certaines longueurs d'onde. Nous ne percevons que les longueurs d'onde réfléchies vers nos yeux. Par exemple, une banane apparaît jaune car sa surface absorbe les longueurs d'onde bleues et violettes, mais réfléchit les jaunes. Si un objet réfléchit toutes les longueurs d'onde, il apparaît blanc ; s'il les absorbe toutes , il apparaît noir .

Anatomie de l'œil : capter la lumière

La lumière réfléchie pénètre dans l'œil par la pupille et est focalisée sur la rétine , au fond de l'œil, par le cristallin . La rétine contient des millions de cellules photosensibles spécialisées appelées photorécepteurs .

Il existe deux principaux types de photorécepteurs, nommés d'après leur forme :

1. Tiges

• Fonction : Les bâtonnets sont extrêmement sensibles et principalement responsables de la vision en faible luminosité (vision scotopique) . Ils nous permettent de percevoir les nuances de gris.

• Daltonisme : les bâtonnets ne sont pas impliqués dans la vision des couleurs.

2. Cônes

• Fonction : Les cônes nécessitent une forte luminosité pour fonctionner et sont responsables de la vision des détails et des couleurs (vision photopique) . Ils sont concentrés dans la fovéa , au centre de la rétine.

• L'être humain possède généralement trois types de cônes, chacun sensible à une gamme de longueurs d'onde différente. C'est ce qu'on appelle la vision trichromatique :

Type de cône	Sensibilité maximale (approximative)	Perception des couleurs associées
Cônes S (longueur d'onde courte)	420 nm	Bleu/Violet
Cônes M (longueur d'onde moyenne)	530 nm	Vert
Cônes L (longue longueur d'onde)	560 nm	Rouge/Jaune

La couleur que nous percevons est déterminée par l' intensité relative des signaux provenant de ces trois types de cônes. Par exemple, lorsque nous regardons un objet jaune, les cônes L et M sont stimulés de manière presque égale, tandis que les cônes S sont très peu stimulés.

Traitement neuronal : de la lumière à la perception

Une fois les photorécepteurs stimulés, l'énergie lumineuse est convertie en impulsions nerveuses électriques (un processus appelé phototransduction ). Ces signaux sont ensuite transmis au cerveau par le nerf optique .

La théorie des processus antagonistes

Avant d’atteindre le cortex visuel, les signaux sont traités par les cellules nerveuses de la rétine et une structure cérébrale appelée noyau géniculé latéral (NGL) , selon la théorie des processus antagonistes .

Cette théorie suggère que la vision des couleurs est contrôlée par trois complexes récepteurs opposés :

1. Rouge contre vert

2. Bleu contre jaune

3. Noir contre Blanc (Luminosité)

Par exemple, une cellule de la voie visuelle peut être excitée par la lumière rouge et inhibée par la lumière verte. Cela explique pourquoi nous ne voyons jamais de « vert rougeâtre » ni de « jaune bleuâtre ». Cela explique aussi les images rémanentes : fixer un objet rouge pendant longtemps fatigue les récepteurs du rouge, et lorsqu’on détourne le regard, le signal vert, non contrebalancé, domine brièvement, ce qui produit une image rémanente verte.

Interprétation dans le cortex visuel

Enfin, les influx nerveux complexes se dirigent vers le cortex visuel primaire, situé à l'arrière du cerveau, puis vers d'autres zones pour un traitement plus poussé. C'est là que les signaux électriques sont finalement interprétés et traduits en notre perception consciente de la couleur, de la forme et du mouvement .