Les couleurs ne sont-elles que des illusions créées par notre cerveau?

La vision des couleurs est la capacité de distinguer différentes longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique. La vision des couleurs repose sur un mécanisme de perception cérébrale qui traite la lumière de différentes longueurs d'onde comme différents stimuli visuels (par exemple, les couleurs). Les photorécepteurs habituels insensibles à la couleur (les bâtonnets dans les yeux humains) ne réagissent qu'à la présence ou à l'absence de lumière et ne font pas de distinction entre les longueurs d'onde spécifiques.

Nous pouvons affirmer que les couleurs ne sont pas réelles - elles sont «synthétisées» par notre cerveau pour distinguer la lumière de différentes longueurs d'onde. Alors que les bâtonnets nous donnent la capacité de détecter la présence et l'intensité de la lumière (et permettent ainsi à notre cerveau de construire l'image du monde qui nous entoure), la détection spécifique de différentes longueurs d'onde via des canaux indépendants donne à notre vision du monde une résolution supplémentaire. Par exemple, les couleurs rouge et verte ressemblent à des nuances de gris presque identiques sur les photos en noir et blanc.

Un animal avec une vision en noir et blanc à lui seul ne sera pas en mesure de faire la distinction entre, disons, une pomme verte et rouge, et ne saura pas laquelle a le meilleur goût avant de les essayer toutes les deux en fonction de la couleur. Les biologistes évolutionnistes croient que les ancêtres humains ont développé une vision des couleurs pour faciliter l'identification des fruits mûrs, ce qui fournirait évidemment un avantage dans le monde naturel compétitif.

Pourquoi certaines longueurs d'onde sont associées à certaines couleurs reste un mystère. Techniquement, la couleur est une illusion créée par notre cerveau. Par conséquent, il n'est pas clair si les autres animaux voient les couleurs de la même manière que nous les voyons. Il est probable qu'en raison de l'histoire évolutive partagée, d'autres vertébrés voient le monde coloré de la même manière que nous le voyons. Mais la vision des couleurs est assez courante dans le vaste règne animal: les insectes, les arachnides et les céphalopodes sont capables de distinguer les couleurs.

Quel genre de couleurs voient ces animaux?

La vision humaine des couleurs repose sur trois photorécepteurs qui détectent les couleurs primaires - rouge, vert et bleu. Cependant, certaines personnes manquent de photorécepteurs rouges (ce sont des «bichromates») ou ont un photorécepteur supplémentaire qui détecte quelque part entre les couleurs rouge et verte («tétrachromates»). Évidemment, n'avoir que 3 photorécepteurs ne limite pas notre capacité à distinguer les autres couleurs.

Chaque photorécepteur peut absorber une gamme assez large de longueurs d'onde de lumière. Pour distinguer une couleur spécifique, le cerveau compare et analyse quantitativement les données des trois photorécepteurs. Et notre cerveau le fait remarquablement bien - certaines recherches indiquent que nous pouvons distinguer des couleurs qui correspondent à des différences de longueur d'onde de seulement 1 nanomètre.

Ce schéma fonctionne en grande partie de la même manière chez la plupart des animaux vertébrés supérieurs qui ont une vision des couleurs. Bien que la capacité de distinguer des nuances spécifiques varie considérablement entre les espèces, les humains ayant l'une des meilleures capacités de distinction des couleurs.

Cependant, les invertébrés qui ont développé la vision des couleurs (et la vision en général) complètement indépendamment de nous démontrent des approches remarquablement différentes de la détection et du traitement des couleurs. Ces animaux peuvent avoir un nombre exceptionnellement grand de récepteurs de couleur. La crevette mante, par exemple, possède 12 types différents de photorécepteurs. Le papillon bleu commun a encore plus - 15 récepteurs.

Cela signifie-t-il que ces animaux peuvent voir des couleurs supplémentaires inimaginables pour nous? Peut-être que oui. Certains de leurs photorécepteurs opèrent dans une région plutôt étroite du spectre lumineux. Par exemple, ils peuvent avoir 4 à 5 photorécepteurs sensibles dans la région verte du spectre visuel. Cela signifie que pour ces animaux, les différentes nuances de vert peuvent apparaître aussi différentes que les couleurs bleu et rouge apparaissent à nos yeux! Encore une fois, les avantages évolutifs de telles adaptations sont évidents pour un animal vivant parmi les arbres et les herbes où la plupart des objets, comme nous les voyons, sont colorés dans diverses nuances de vert.

Les chercheurs ont essayé de tester si un ensemble plus compliqué de récepteurs visuels offrait des avantages aux animaux en ce qui concerne la distinction entre les couleurs principales. Les résultats montrent que ce n'est pas nécessairement le cas, du moins pas pour la crevette mante. Malgré la gamme impressionnante de récepteurs détectant la lumière dans une partie beaucoup plus large du spectre électromagnétique par rapport aux humains, la capacité de la crevette à distinguer les couleurs est excellente par rapport à nous. Cependant, ils déterminent rapidement les couleurs. Ceci est probablement plus important à des fins pratiques, car les crevettes mantes sont des prédateurs. Un grand nombre de photorécepteurs permet leur activation rapide à des longueurs d'onde spécifiques de la lumière et communique ainsi directement au cerveau quelle longueur d'onde spécifique a été détectée. En comparaison, les humains doivent évaluer et quantifier les signaux des trois photorécepteurs pour décider d'une couleur spécifique. Cela demande plus de temps et d'énergie.

En plus d'utiliser un nombre différent de photorécepteurs pour détecter la lumière de longueurs d'onde spécifiques, certains animaux peuvent détecter une lumière que nous, les humains, sommes complètement incapables de voir. Par exemple, de nombreux oiseaux et insectes peuvent voir dans la partie UV du spectre. Les bourdons, par exemple, ont trois photorécepteurs absorbant dans les régions UV, bleue et verte du spectre. Cela les rend trichromates, comme les humains, mais avec la sensibilité spectrale décalée vers l'extrémité bleue du spectre. La capacité de détecter la lumière UV explique pourquoi certaines fleurs ont des motifs visibles uniquement dans cette partie du spectre. Ces motifs attirent les insectes pollinisateurs, qui ont la capacité de voir dans cette région spectrale.

Un certain nombre d'animaux peuvent détecter la lumière infrarouge (le rayonnement à longue longueur d'onde) émise par des objets et des corps chauffés. Cette capacité facilite considérablement la chasse aux serpents qui recherchent généralement de petites proies à sang chaud. Les voir à travers les récepteurs de détection IR est donc un excellent outil pour les reptiles à déplacement lent. Les photorécepteurs sensibles au rayonnement infrarouge chez les serpents ne sont pas situés dans leur œil mais dans des «organes à fosse» situés entre les yeux et les narines. Le résultat est toujours le même: les serpents peuvent colorer les objets en fonction de leur température de surface.

Comme le montre ce bref article, nous, les humains, ne pouvons voir et analyser qu'une petite partie des informations visuelles disponibles pour les autres créatures. La prochaine fois que vous verrez une humble mouche, pensez à la différence qu'elle perçoit avec les mêmes choses que vous regardez tous les deux!

RÉFÉRENCES

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Cet article d'invité a été initialement publié sur le blog primé sur la santé et la science et sur le thème du cerveau, BrainBlogger: Comment le cerveau perçoit les couleurs?