ATPL FCL040 Performance humaine et limitations Partie 3  VISION, AUDITION, EQUILIBRE

Physiologie des organes sensoriels Equilibre et illusions sensorielles

Physiologie Le système visuel et ses limitations Le système auditif et ses limitations Autres organes sensitifs

Le système visuel L’œil est notre organe sensoriel le plus important L’œil est comme un appareil photo Il a une enveloppe qui tient un objectif A la place du film, il y a la rétine qui reçoit l’image

Coopération yeux cerveau Les yeux et le cerveau coopèrent étroitement pour produire la sensation visuelle L’œil droit est relié à l’hémisphère gauche et vice versa

Structure de l’œil Cristallin Cornée Humeur aqueuse Centre de la vision (fovea centralis) Rétine Axe de la vision Point aveugle

Rétine La vision centrale est assurée par les cônes qui sont répartis au centre de la rétine, et permettent la perception des détails, des couleurs, des textures, et l'identification des objets. La vision centrale est diurne. La vision périphérique est assurée par les bâtonnets qui sont repartis sur les côtés de la rétine et permettent de percevoir les formes, les niveaux de gris, le mouvement et la détection des objets. La vision périphérique participe en totalité à la vision nocturne.

Limitations de la vision Acuité visuelle Vision des contrastes Vision des couleurs Vision de nuit Champs visuels Accomodation

Acuité visuelle L’acuité visuelle est la représentation de l’aptitude du sujet à discerner de petits détails à une distance de référence. La vision peut être atteinte lors d’une hypoxie mais elle a d’autres limites.

La vision des contrastes Le contraste perçu entre un objet et le fond sur lequel il apparaît est lié à la différence de luminance entre l’objet et le fond lien entre la perception du contraste et l’acuité visuelle la capacité à percevoir des petits détails sur un fond blanc n’est pas une condition suffisante pour une bonne acuité visuelle

La vision des couleurs Les cônes voient les détails et les couleurs mais demandent un niveau de luminance ambiant important. Passé ce seuil tous les objets sont vus gris par les bâtonnets. Le rouge est une couleur privilégiée car elle est vue rouge ou n’est pas vue.

Les « champs » visuels En vision centrale, on peut lire les caractères alphanumériques. Au delà du cercle de vision centrale, dans l'aire de vision périphérique, on ne distingue que les objets en mouvement ou les signaux clignotants.

Vision de nuit L’absence de bâtonnets au centre de la rétine rend la « vision décalée » importante en vol de nuit On voit mieux les détails en les regardant du « coin de l’œil » Les bâtonnets perdent leur sensibilité après une exposition courte à une source lumineuse, mais ils la regagnent assez rapidement après une courte période de repos Pour ménager la vision de nuit, de nombreuses théories ont été élaborées sur les éclairages des cockpits

Adaptation Les bâtonnets sont 5000 fois plus sensibles à la lumière que les cônes L’adaptation à la vision de nuit peut être altérée par: La fatigue Les rhumes L’insuffisance de vitamine A L’alcool Les stimulants ou les médicaments Le tabagisme

Défauts de l’œil Myopie Hypermétropie Presbytie Fatigue visuelle

Focalisation Composants du système de « mise au point » Cornée Iris Cristallin Humeur aqueuse

Lentille

Myopie L’image se forme avant la rétine Correction avec une lentille concave

Hypermétropie L’image se forme après la rétine Correction avec une lentille convexe

Fatigue visuelle En altitude, avec tous ses repères situés sur l’horizon, l'œil adoptera une position de repos. La vision sera focalisée à environ 1 mètre. Ce phénomène est appelé myopie d'altitude. Il est bien sûr génératrice de fatigue visuelle.

Caractéristiques de la fatigue visuelle La fatigue visuelle peut se caractériser par des maux de tête, des douleurs à l'œil, un larmoiement, une gène liée à la lumière, un voile, une sensation de voir double, ou une tâche noire. Elle est souvent causée par un éblouissement, les vibrations, le stress, une fixation prolongée du regard ou des variations fréquentes de l'accommodation. Des vols rapprochés ou de longue durée sont des facteurs aggravants cette fatigue.

Eclairages de cockpit En croisière l'éclairage du poste devrait être fort pour lutter contre l'hypovigilance. En approche il faut le baisser pour bénéficier de la meilleure vision nocturne possible. De nuit, on rappelle que la vision nocturne est altérée par hypoxie dès 5000 ft.

Eblouissement L'œil peut s'adapter aux changements des intensités lumineuses en changeant le diamètre de la pupille. Ceci peut changer l'intensité de la lumière arrivant sur la rétine d'un facteur de: 2:1

L’oreille L’oreille est le siège de l’audition tympan Elle est aussi le siège de l’équilibre oreille interne

Son C’est une vibration, une variation très rapide de la pression atmosphérique La pression acoustique est fonction de l’amplitude de l’oscillation et s’appelle intensité sonore Elle se mesure en décibels (dB) Leur échelle est indépendante de la fréquence Le volume sonore est subjectif et exprimé selon l’échelle phonique

Echelle phonique 0 phon Seuil auditif 10 phon Bruissement silencieux des feuilles dans le vent 20 phon Murmure 30 phon Bruit faible de la rue 40 phon Conversation normale 50 phon Musique normale sortant d’un haut parleur 60 phon Musique forte sortant d’un haut parleur 70 phon Fort bruit de la rue 80 phon Très fort bruit de la rue, hurlement 90 phon Klaxon 100 phon Moteur de mobilette trafiqué 110 phon Bruit d’usine très fort 120 phon Sifflement pneumatique à 1 mètre 130 phon Seuil de la douleur (sirène de DCA à 20m)

Structure de l’oreille Oreille externe et conduit auditif (jaune) Tympan (vert) Oreille moyenne (bleu) et trompe d’Eustache (bleu foncé) Oreille interne (blanc), cochlée et organes de l’équilibre

L’oreille moyenne : siège de l’audition Tympan (noir) Marteau (rose) Enclume (bleu) Etrier (vert) Fenêtre ovale (jaune)

L’audition L'acuité auditive décroît avec l'âge en intensité et en fréquence. L'oreille perçoit normalement les sons de 16 à 20000 Hz.

Fatigue auditive L'exposition à une intensité sonore élevée (>85 dB) provoque une fatigue auditive avec un temps de récupération qui peut être supérieur de 3 à 4 fois au temps d'audition.

Presbyacousie (NIHL) C’est la détérioration progressive de l’audition L’audition baisse Après 500 à 1000h sur avion à hélices sans protection Après 2000 à 3000h, les symptômes sont découverts chez la plupart des pilotes Après 4000h, la courbe de l’audition est altérée autour des 4000Hz

Surdité Les oreilles peuvent exiger de plusieurs heures à plusieurs jours pour une pleine récupération de la fatigue auditive. Dans quelques cas graves, les dommages sont permanents (conductive deafness : surdité de conduit).

Autres organes sensoriels Récepteurs kinesthésiques La peau La sensation musculaire

La peau et le poids Une force est le produit d’une masse et d’une accélération: P = m.g Notre sens du toucher sert de source d’information en vol: Sensation des pressions sur le corps Orientation des forces par tension dans la peau

Sensation musculaire Combinaison de: Tensions dans la peau Forces à l’intérieur des muscles et tendons Retour des articulations reliées à ces muscles et tendons Nous pouvons ressentir des forces par la réaction des muscles à l’intérieur de notre corps et l’information envoyée au cerveau C’est l’activité psychomotrice

Accélérations et illusions Effets des accélérations Équilibre Illusions Danger des illusions

Circonstances d’apparition Démarrage Décollage Mise en pallier Virage Turbulence Affichage de la puissance Sortie des volets Sortie du train Atterrissage (dur…) Freinage

Effets des accélérations Les accélérations verticales ont des effets cardiovasculaires Elles peuvent créer des illusions sensorielles Les accélérations longitudinales peuvent aussi créer des illusions sensorielles

L’équilibre Pour s'orienter dans l'espace, le cerveau utilise: des informations fournies par l'œil, l'oreille interne, des récepteurs situés près des articulations. Si l'une de ces informations est erronée, il y a désorientation spatiale.

Oreille interne Parties expansées Canaux semi circulaires (accélérations en virage) Utricule (accélération horizontales) Saccule (accélérations verticales) Cochlée (pas de détection des accélérations

Détection des accélérations linéaires Utricule: Les statolithes sont horizontaux Détection des accélérations longitudinales Saccule: Les statolithes sont verticaux Détection des variations de la pesanteur

Détection des accélérations angulaires Canaux semi circulaires: Les petits cheveux détecteur bougent en suivant le fluide emprisonné dans ces canaux Si l’accélération est constante, le fluide revient au repos et la détection s’arrête

Illusions sensorielles Le cerveau humain n'est véritablement sensible qu'aux changements de stimulation se produisant dans son environnement. L'absence de stimuli ou un stimulus constant de faible intensité peuvent abuser les sens, ce qui peut conduire le pilote à amener l'avion dans des attitudes dangereuses en quelques secondes.

Les illusions sensorielles en vol Il peut y avoir plusieurs type d'illusions: celles liées à la perception du mouvement (manœuvre d'évitement inutiles suite à de mauvaises perceptions) celles liées au contraste d'éclairage car on établit un rapport entre la luminosité et la distance. celles d'origine vestibulaire (somato) qui sont responsables d'une mauvaise représentation de l'orientation de l'avion dans l'espace. Elles surviennent pour des accélération faibles. celles qui surviennent au cours de la sortie de virage prolongé à taux constant.

Effet Coriolis le mouvement de la tête en virage peut provoquer une sensation erronée de rotation ou une nausée ne jamais tourner la tête en virage.

Inclinaison une inclinaison non souhaitée suivie d'une correction à l'opposé de celle ci crée une sensation de virage en sens inverse apparaît en pilotage manuel quand l'attention est fixée ailleurs (lecture de carte) croire les indications des instruments et piloter à l'horizon artificiel surtout si les sensations persistent pour y remédier.

Mise en virage engagé L’illusion d’inclinaison peut vous amener en virage engagé:

Illusion oculo-visuelle (somatogravique) Illusion de cabré Solution: Suivre l’horizon artificiel Rare dans l’aviation civile

Illusions d’optique

Lumières dans la nuit Des lumières au sol peuvent être interprétées comme étant l’horizon Solution: Croire ses instruments

Axes horizontal et vertical En vol au-dessus d’une couche de nuages inclinés, on a l’impression d’être incliné de l’autre côté

Illusion auto cinétique après décollage sensation de se retrouver face à des lumières au sol ce qui risque de provoquer une manœuvre inappropriée (cabré excessif) causée par l’accélération linéaire apparaît en virage après décollage en conditions brumeuses, au dessus de la mer ou en terrain montagneux quand on ne peut avoir de repère au sol piloter à l'horizon artificiel pour y remédier.

Taille constante Piste plus grande ou plus petite que d’habitude Contrôler son plan est primordial

Illusions liées à la piste Pente montante vers la piste ou piste montante: Sensation de hauteur trop élevée donc approche trop basse Piste trop large Sensation d’approche basse : passage au dessus du plan Poser long car trop de vitesse Trop forte luminosité Sous estimation de la hauteur et de la distance, passage au dessus du plan en courte finale car l’évaluation de la perspective est fonction de la luminosité, on se croit trop près et on refuse le sol

Fluctuation de la luminosité Une augmentation de l’intensité des éclairages nous fait croire que nous approchons des lumières Une diminution de l’intensité des éclairages nous fait croire que nous éloignons des lumières La variation de luminosité pourrait faire croire qu’un objet s’éloigne alors qu’il se rapproche

Trajectoire de collision Si un avion présente un relèvement constant: il se rapproche Sa taille reste petite jusqu’à 1 seconde de l’impact

Illusion en approche de nuit Approche dans le trou noir trajectoire adoptée située sur un arc de cercle au lieu d’un plan Située sous le plan Risque de poser court Risque de heurter des obstacles avant la piste

Trou noir Approche trou noir = DANGER Utiliser l’ILS, le PAPI Ne pas faire d’approche à vue, risque de CFIT

Jour blanc Si une lumière réfléchie se trouve au-dessus de la piste, l’horizon ne peut plus être évalué

Étude de cas : American Airlines 383 Collision avec le sol en approche de nuit Cincinnati, Ohio, USA Boeing 727-100 8 septembre 1965

Les autres illusions liées au système visuel Illusion stroboscopique les strobes lights allumées dans la couche peuvent créer vertiges voire de l’épilepsie Les couper dans les nuages. Illusion occulo-gyrale la nuit, fixant une source lumineuse isolée en sortie de virage, on a l'impression que celle ci tourne en sens inverse du virage illusion persistante fixer son regard sur les instruments pour stabiliser celui ci pour y remédier. Illusion visuelle au dessus d'un banc de nuages incliné on a une impression d'inclinaison piloter à l'horizon artificiel pour y remédier.

Mal des transports Le mal des transports peut être une cause d’incapacité Il est la conséquence d’un conflit inter sensoriel Il peut avoir aussi pour origine des vibrations entrant en résonance avec certains de nos organes

Conduite à tenir face au mal des transports Annuler toutes les informations de verticale : administration de médicaments antihistaminiques position allongée limitation des mouvements de la tête fermeture des yeux Limiter l’effet des vibrations ambiance calme