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  • Quelle différence entre le champ de vision et le champ visuel ?

    Le champ visuel est généralement défini comme étant la capacité d'un seul œil à voir ce qui se passe devant et autour de lui. L'addition du champ visuel de chacun des deux yeux du conducteur forme ce que l'on appelle le champ de vision, qui comporte deux types de visions : la vision centrale. la vision périphérique.

  • Comment interpréter un champ visuel Humphrey ?

    Résultats des examens
    Dans le champ visuel normal, une seule zone est déficitaire : il s'agit de la tache aveugle. Elle correspond à un endroit de la rétine où il n'y a pas de cellules visuelles (la papille optique). Les champs visuels anormaux comportent une ou des zones déficitaires, appelées scotomes.
  • L'examen du champ visuel permet de délimiter cet espace. En pratique, il consiste à explorer les limites de ce champ de vision, en présentant à différents endroits une petite lumière d'intensité variable, tout en demandant à la personne examinée de fixer un point central.
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UNIVERSITE LOUIS PASTEUR

STRASBOURG

THESE

Présentée pour obtenir le grade de Docteur

de l"Université Louis Pasteur de Strasbourg

Disciplines :

Sciences

Spécialités :

Psychophysique et Génie Biomédical

par

Valérie FLECHER-MUZET

Conception, réalisation et validation d"un

système de mesure du champ visuel utile chez l"homme Soutenue le 18 novembre 1998 au Centre d"Etudes de Physiologie Appliquée devant la

Commission d"Examen constituée par :

G. Abba

Rapporteur Interne

W.H. Brouwer

Rapporteur Externe

A. Chapon

Rapporteur Externe

J. Sahel

Examinateur

A. Muzet

Directeur de Thèse

2A mes parents,

avec toute mon affection et ma gratitude

A ma famille,

pour son soutien

A Nicolas, Julien et Jérémie

3A Monsieur le Professeur Gabriel Abba,

Du laboratoire d"Automatisme GRAVIR de l"ENSPS. Je le remercie d"avoir accepté de juger ce travail et pour ses précieux conseils, en particulier sur la partie technique de mon manuscrit.

A Monsieur le Professeur Wiebo Brouwer,

d"avoir eu l"obligeance d"examiner ce travail et pour l"honneur qu"il me fait de participer à ce jury de thèse.

A Monsieur le Docteur André Chapon

Directeur du Laboratoire "Ergonomie Santé Confort" de l"INRETS. Je le remercie

d"avoir accepté de juger ce travail ainsi que pour ses appréciations et ses critiques qui m"ont

permis de le rendre plus complet.

A Monsieur le Professeur José Sahel,

Du laboratoire de Physiopathologie Rétinienne de la Clinique Ophtalmologique de

l"Hôpital Civil de Strasbourg. Qu"il soit vivement remercié de s"être intéressé à ce travail en

tant que spécialiste de l"ophtalmologie.

A Monsieur le Docteur Alain Muzet,

Directeur du Centre d"Etudes de Physiologie Appliquée de Strasbourg. Je le remercie tout particulièrement de m"avoir accueillie au sein de son laboratoire et de m"avoir ainsi permis de continuer dans un domaine qui m"est cher, l"utilisation des Techniques de l"Ingénieur pour mieux comprendre la physiologie humaine et en particulier l"attention visuelle. Il a toujours été disponible pour me conseiller tout au long de ce travail et en particulier sur tous les aspects physiologiques.

4J"adresse également mes remerciements à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin

à mon travail.

A Joceline Rogé qui, dès son arrivée au laboratoire, s"est intéressée à mon dispositif et

m"a permis de le faire évoluer grâce à ses critiques toujours constructives et aux expérimentations que nous avons réalisées ensemble. A Roland Eschenlauer et Jeannot Becht qui ont toujours été disponibles pour m"apporter leur aide, leurs compétences techniques et leur soutien. A Christophe, Claude, Michèle, Anne, Thierry, Hayet, Magali, Nouroudine et les autres..., tous ces jeunes du laboratoire qui m"ont soutenue par leur amitié, j"adresse tous mes remerciements. Enfin, j"adresse également un grand merci à tous les membres du laboratoire pour leur accueil et leur disponibilité. Je remercie également toute ma famille pour son soutien constant tout au long de ces

quatre années ainsi que les deux petits nouveaux, Julien et Jérémie, qui sont deux rayons de

soleil depuis leur arrivée. Je remercie tout particulièrement Nicolas pour sa disponibilité, son écoute et ses conseils face aux multiples interrogations et remises en question que ce travail a suscitées. Je remercie enfin le CNRS et la Région Alsace qui ont rendu possible ce travail en le cofinançant par l"intermédiaire d"une Bourse de Docteur Ingénieur. 5

5(680(

Le champ visuel utile est constitué par l"espace dans lequel la perception de signaux

visuels périphériques est possible lors de la réalisation d"une tâche principale occupant la vision

centrale. Il est d"une importance pratique quotidienne car il est nécessaire de voir, de

reconnaître et d"identifier une cible ou un objet situé en périphérie. Contrairement aux mesures

de périmétrie classique où le signal à détecter est présenté sur un fond uniforme, dans la

mesure du champ visuel utile la complexité de l"environnement est prise en compte. Nous avons réalisé un dispositif qui permet de tester l"étendue du champ visuel

périphérique statique et dynamique (jusqu"à 80° d"excentricité). Afin de se rapprocher le plus

possible de la réalité, notre système autorise l"utilisation de paradigmes de tâches complexes et

il propose des tâches centrales qui focalisent le regard et l"attention du sujet. Ce dispositif, nommé PECVU pour "Poste d"Etude du Champ Visuel Utile", permet également de localiser

les stimuli périphériques détectés et d"établir une cartographie de l"ensemble du champ visuel.

En augmentant la complexité visuelle de la tâche centrale, la dégradation des performances

en périphérie est identique quelle que soit l"excentricité considérée, ce qui est en faveur de la

théorie d"interférence générale. Deux heures de conduite automobile simulée n"affectent pas la vision périphérique mais entraînent un allongement des temps de réponse. La dégradation des performances au cours du temps lors de la réalisation d"une tâche d"attention soutenue n"est sensible qu"après 30 minutes de test et elle affecte uniquement la proche périphérie, soit 20° et 30° d"excentricité. Enfin, nous avons observé une diminution de la taille du champ visuel utile avec l"âge.

Cette dégradation des performances en périphérie liée à l"âge est accentuée lors d"une tâche

d"attention divisée et elle affecte également les performances de localisation des signaux périphériques. Mots Clefs : Vision périphérique, Champ visuel utile, Champ fonctionnel de vision, Conception, realisation and validation of an apparatus 6 to measure useful field of view in human. The useful field of view is an evaluation of peripheral visual performance while making a central task. It is of primary importance in everyday situations because we not only have to see, but we also have to identify and localise objects situated in the periphery of our vision. Contrary to ophtalmological evaluation of the visual field, where the signal has to be detected on an uniform background, in the useful field of view measures the complexity of the visual environment is taken into account. We have made an apparatus that tests all the visual field (up to 80°) with a divided attention task. To focus gaze and attention, different central tasks could be used. The

peripheral signals can be either static or dynamic and it is possible to localise the position of the

detected signals. Increasing the visual complexity of the central task induced a degradation of performance in the periphery that was identical at all eccentricities. This phenomenon is in accordance with the general interference theory. Two hours of simulated driving did not affect peripheral vision but increased reaction time in the central task. With a sustained attention task, the degradation of performance was significant after half an hour and affected only close periphery (20° and 30° of eccentricity). Finally, we observed the reduction of the useful field of view with age. This degradation of peripheral vision due to age increased with a divided attention task and affected only localisation performance.

Key Words :

Peripheral vision, Visual field, Useful field of view, Tunnel vision, 7

6200$,5(

PREMIÈRE PARTIE : ÉTUDE THÉORIQUE

A. L

A FONCTION VISUELLE

I. Le récepteur visuel...................................................................................................19

1. Anatomie de l"oeil.............................................................................................................. 19

2. Structure histologique de la rétine...................................................................................... 20

3. Les photorécepteurs de l"oeil.............................................................................................. 21

a. Les différents types de récepteurs rétiniens.................................................................... 21

b. Leur répartition.............................................................................................................21

II. Aspects neurophysiologiques..................................................................................22

1. Transmission par le réseau rétinien.................................................................................... 22

a. Notion de champs récepteurs......................................................................................... 22

b. Antagonisme spatial...................................................................................................... 23

c. Le recouvrement et la taille des champs récepteurs........................................................ 23

d. Cellules toniques et cellules phasiques.......................................................................... 24

2. Traitement par le cortex....................................................................................................24

a. Transfert des signaux de l"oeil au cortex........................................................................ 24

b. Codage dans le cortex visuel......................................................................................... 25

c. Spécialisation des cellules............................................................................................. 27

d. Le corps calleux et d"autres aires visuelles du cortex..................................................... 29

B. L"ESPACE VISUEL

I. Le champ visuel monoculaire ..................................................................................31

1. Aspects descriptifs et méthodologiques.............................................................................. 31

a. Descriptif...................................................................................................................... 31

b. Méthodes de mesure...................................................................................................... 33

c. Importance d"une rigueur de mesure du champ visuel.................................................... 35

d. Quantification de la mesure........................................................................................... 38

2. Corrélats physiologiques et pathologies ............................................................................. 42

a. Effet de l"âge sur le champ visuel.................................................................................. 42

b. Les principales pathologies et déficits affectant le champ visuel.................................... 42

3. Champ visuel chromatique et cinétique.............................................................................. 43

a. Périmétrie couleur et perception de la couleur.............................................................. 43

b. Périmétrie cinétique et perception du mouvement.......................................................... 45

II. L"espace visuel binoculaire :..................................................................................47

1. Les champs visuels binoculaires statiques.......................................................................... 47

a. Descriptif du champ visuel binoculaire tête et yeux fixes ............................................... 47

b. Le champ du regard et le champ de vision..................................................................... 48

8

2. Le champ visuel fonctionnel.............................................................................................. 48

a. Le lobe visuel ou champ de conspicuité......................................................................... 49

b. Le champ de conspicuité de travail................................................................................ 50

c. Le champ de vision utile................................................................................................ 50

3. Acuité visuelle dynamique et champ de vision dynamique.................................................. 53

a. Acuité visuelle dynamique............................................................................................. 53

b. Le champ de vision dynamique...................................................................................... 54

III. Importance de la vision périphérique dans le cas particulier de la conduite

1. Champ visuel et conduite automobile................................................................................. 55

a. La réglementation......................................................................................................... 55

b. Effet d"une restriction du champ visuel sur la conduite automobile............................... 56

2. Corrélation entre des indices visuels et la fréquence des accidents....................................... 56

a. Corrélation entre différents indices ophtalmologiques et la fréquence des accidents..... 56

b. Corrélation entre le champ de vision utile et la fréquence des accidents........................ 57

3. Conclusion........................................................................................................................ 59

C. FACTEURS AFFECTANT LA VISION PÉRIPHÉRIQUE ET LE CHAMP VISUEL UTILE

I. Définition des différents concepts impliqués...........................................................61

1. L"attention........................................................................................................................ 62

a. Définition...................................................................................................................... 62

b. L"attention visuelle et la métaphore du faisceau attentionnel......................................... 63

c. Attention partagée et ressources attentionnelles............................................................ 64

d. L"attention soutenue...................................................................................................... 68

2. Les états de vigilance........................................................................................................ 70

3. La charge mentale............................................................................................................. 71

a. Définition...................................................................................................................... 71

b. Méthodes de mesure de la charge mentale..................................................................... 71

4. Paramètres d"évaluation des performances......................................................................... 74

a. Les bonnes réponses, les fausses alarmes...................................................................... 74

b. Le temps de réponse...................................................................................................... 74

c. La Théorie de Détection du Signal (TDS)...................................................................... 75

II. Nature de la tâche centrale.....................................................................................79

1. Introduction et présentation des différents modèles............................................................. 79

2. Revue des études de l"environnement périphérique statique................................................. 81

a. Etudes mesurant le champ de vision fonctionnel............................................................ 81

b. Mesure des temps de réponses et/ou du nombre de bonnes réponses en proche périphérie

..................................................................................................................................... 83

c. Mesures comprenant l"extrême périphérie du champ visuel........................................... 86

3. Revue des études de l"environnement périphérique dynamique............................................ 89

a. Mesure de l"excentricité de réponse............................................................................... 89

b. Etude de la stratégie d"exploration visuelle de l"environnement routier.......................... 91

4. Conclusion........................................................................................................................ 92

III. Facteurs biologiques..............................................................................................95

1. Effet circadien................................................................................................................... 95

a. Définition...................................................................................................................... 95

b. Relation entre la température interne et les performances ?.......................................... 96

c. Et la vision ?................................................................................................................. 97

9

2. Effet de l"âge..................................................................................................................... 98

a. Sur l"attention visuelle................................................................................................... 98

b. Sur le champ visuel utile.............................................................................................. 100

c. Importance de l"apprentissage..................................................................................... 104

d. Conclusion..................................................................................................................105

IV. Facteurs de situation...........................................................................................106

1. Effet de l"ingestion de substances..................................................................................... 106

a. Effet de la prise d"alcool............................................................................................. 106

b. Effet des drogues illicites............................................................................................. 108

c. Effet des médicaments.................................................................................................. 109

2. Effet de la fatigue............................................................................................................ 111

a. Tâche de longue durée : étude des effets temporels (ou durée de la tâche)................... 111

b. Privation de sommeil................................................................................................... 114

V. Facteurs environnementaux et combinaisons de facteurs...................................116

1. Effet de la température.................................................................................................... 116

a. Sur les performances................................................................................................... 116

b. Sur la vision................................................................................................................ 118

c. Synthèse ...................................................................................................................... 119

2. Effet du bruit, des vibrations........................................................................................... 120

a. Effet du bruit............................................................................................................... 120

b. Effet des vibrations...................................................................................................... 121

3. Combinaison de nuisances et de facteurs de situation....................................................... 122

a. Privation de sommeil et bruit....................................................................................... 122

b. Privation de sommeil et chaleur .................................................................................. 123

c. Bruit et vibration......................................................................................................... 123

d. Conclusion..................................................................................................................123

SECONDE PARTIE : DESCRIPTION

DU POSTE D"ÉTUDE DU CHAMP VISUEL UTILE (PECVU)

A. P RÉSENTATION DU DISPOSITIF PECVU : ASPECTS PHYSIQUES

I. Présentation générale du dispositif........................................................................126

II. Les stimuli périphériques statiques......................................................................128

1. Description des stimuli statiques utilisés.......................................................................... 129

a. Placement et connexion............................................................................................... 129

b. Système de commande des LEDs................................................................................. 131

c. Fonctionnement des LEDs utilisées.............................................................................. 132

2. Description du système de localisation des stimuli statiques ............................................. 134

3. Cartes interfaces situées entre l"ordinateur et les cartes individuelles de chaque LED :...... 134

a. Carte interface située entre l"ordinateur et les lignes:................................................. 135

b. Carte interface entre l"ordinateur et les colonnes:....................................................... 135

c. Récapitulatif des cartes réalisées et de leur rôle.......................................................... 136

III. Les stimuli périphériques dynamiques...............................................................138

1. Présentation du système de stimulation mobile................................................................. 138

10

a. La source lumineuse.................................................................................................... 138

b. Principe de génération du mouvement du faisceau lumineux........................................ 139

c. Modèle géométrique et système de repérage des coordonnées...................................... 140

2. Pilotage des moteurs ....................................................................................................... 141

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