La vision : de la perception à la (re)connaissance

Un exemple d’organisation perceptive

Le système visuel: un outil perceptif et cognitif élaboré

Le plus complexe des 5 systèmes sensoriels

Une double fonction: sensorielle et perceptivo-motrice (guidage du mouvement yeux / corps)

Des voies « spécialisées »: voie de la reconnaissance d’objets et de scènes:

rôle du Cortex Visuel voie de contrôle de la motricité des yeux: rôle du

Colliculus Supérieur

Schéma des 2 grandes voies visuelles

Trajets respectifs des voies de la reconnaissance et de l’oculomotricité (vue inférieure du cerveau)

Rétinotopie des colliculi supérieurs

Grandes étapes de la fonction visuelle (1)

La rétine:Étape 1: photo transduction

(niveau photorécepteurs)Étape 2: contraste

(niveau cellules ganglionnaires)

Les corps genouillés latéraux (CGL):Étape 3: synthèse binoculaire

(couches parvo- et magno-cellulaires)

Grandes étapes de la fonction visuelle (2)

Le cortex:Étape 4: l’orientation

Cortex visuel primaire (V1)

Étape 5: forme (1)Cortex visuel secondaire (V2)

Étape 6: forme (2) / couleur / mouvementCortex visuels secondaires (V3, V4,

V5)

L’architecture rétinienne

Cellules ganglionnaires et contraste (1)(étape 2)

Propriétés (Küffler, 1952):

activité spontanée (potentiels d’action)

champs récepteurs circulaires

antagonisme centre / périphérie

Réponses des cellules ganglionnaires à la lumière: l’antagonisme centre / périphérie

Réponses des cellules ganglionnaires à la lumière: l’antagonisme centre / périphérie (2)

Réponses des cellules ganglionnaires (centre OFF/ périphérie ON)

Réponses des cellules ganglionnaires (centre OFF / périphérie ON)

Cellules ganglionnaires et contraste (2)(étape 2)

Organisation de l’effet de contraste:

Rôle des cellules bipolairesVoie directe

Rôle des cellules horizontalesInhibition latérale

Rôle des cellules amacrinesDéplacement de cibles

Rôle des cellules bipolaires:« effet centre »

Rôle des cellules horizontales:« effet périphérie »

Mise en évidence des effets d’inhibition latérale dans la perception visuelle: la grille d’Hermann

Explication des « illusions perceptives » de la grille d’Hermann

Modèle du codage d’un mouvement directionnel au niveau d’une cellule ganglionnaire

Trois types de cellules ganglionnaires

Cellules X, P ou naines: vision des détails

Cellules Y, M ou parasol: orientation du regard

Cellules W, K: détection du mouvement

Constat: dès la rétine, existence de « canaux » parallèles de traitement de l’information visuelle

Modes de réponse des cellules M et P

Rappel: les voies visuelles

Trajets respectifs des voies de la reconnaissance et de l’oculomotricité (vue inférieure du cerveau)

Cellules géniculées (CGL) et synthèse binoculaire(étape 3)

Organisation en couches des CGL:

Couches magnocellulaires (projections des cel. M):

Grosses cel. à réponse phasique et achromatiqueTraitement du mouvement et des formes en mouvement

Couches parvocellulaires (projections des cel. P):

Petites cel. à réponse tonique et sélective aux couleurs

Traitement de la couleur et des détails de la forme

Mise en évidence des couches de projection des cel. ganglionnaires de l’œil ipsi-latéral au CGL

Rappel des étapes corticales de la fonction visuelle

Le cortex:Étape 4: l’orientation

Cortex visuel primaire (V1)

Étape 5: forme (1)Cortex visuel secondaire (V2)

Étape 6: forme (2) / couleur / mouvementCortex visuels « associatifs » (V3,

V4, V5)

Deux types de cellules du cortex primaire (V1)

1: Les cellules simples

Organisation de V1 en colonnes d’orientation

Technique d’Hubel et Wiesel mettant en évidence l’existence de colonnes d’orientations

Combinaison entre colonnes d’orientation et colonnes de dominance oculaire

Deux types de cellules du cortex primaire (V1)

2: Les cellules complexes

Activation du cortex par une forme en mouvement

Mode de réponse des cellules hypercomplexes du cortex secondaire (V2)

A propos de la convergence et de la complexification du message visuel

Une organisation hiérarchique: génératrice d’abstraction

Jusqu’où?Le concept de la cellule « grand’mère »

Idée battue en brèche:découverte du fonctionnement des aires visuelles « associatives » (S. Zeki )

Spécialisation des « aires visuelles associatives » ou cortex préstrié

Observations de Zeki (années 70):

V4: Cel. à orientation préférentielle + long. d’onde (formes colorées / couleurs)

V5: Cel. sensibles aux mouvements, souvent dans une direction spécifique

V3: Cel. sensibles à orientation préférentielle + mouvement (formes en mouvement)

Spécialisation des « aires visuelles associatives » ou cortex préstrié

Validations expérimentales et cliniques

Double confirmation de la théorie de Zeki:

Tomographie par Emission de Positons (TEP / PET) Augmentation du débit sanguin dans V4 : peinture abstraite Augmentation du débit sanguin dans V5 : patterns noirs et

blancs en mouvement

Troubles sélectifs visuels: Achromatopsie (lésion de V4) Akinétopsie (lésion de V5)

Voies ventrale (quoi?) et dorsale (où?) chez le macaque

Conclusion 1: des informations triées et des aires de traitement spécialisées

Dans V1 et V2: Analyses élémentaires regroupées par canaux

(maintien des ségrégations M / P) Triage des sorties vers les aires spécialisées (V3 à

V5) à deux vitesses (avec ou sans synapse dans V2) Recombinaison des 3 informations de base (couleur,

forme, mouvement) en 4 systèmes parallèles: 1 syst. « couleur » 1 syst. « mouvement » 2 syst. « forme »:

« formes en mouvement » + « formes colorées »

Conclusion 2: question en débat: où et comment s’opère la synthèse?

Hypothèse de « l’aire maîtresse » abandonnée

(pas de « candidat »…)

Constat: nombreuses « interconnexions » entre aires spécialisées:

le fonctionnement en réseau comme support de l’unification perceptive

La rétroaction: candidate la plus plausible pour une unification de la vision du Monde

Exemple de l’intégration localisation / mouvement

V5: cellules à large CR + propriétés d’analyse du mouvement

V1 / V2: cellules à petits CR + orga. topographique

Intégration : report des données extraites par V5 sur les cartes topographiques par des connexions en retour V5 V1 / V2

Exemple d’intervention de connexions rétroactives dans le traitement perceptif

Trois fonctions simultanées du système rétroactif

synchronisation des signaux de forme et de mouvement (V4 V5)

Retour des informations vers des aires cartographiques (V5 V1 / V2)

Intégration des informations relatives à la forme et au mouvement (V4 + V5 V3 ?)