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PSY 2055. Psychologie de la perception. Bases physiologiques de la perception visuelle, II. Frédéric Gosselin / Eric McCabe.

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1 PSY Psychologie de la perception. Bases physiologiques de la perception visuelle, II. Frédéric Gosselin / Eric McCabe

2 lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche Corps genouillé latéral (LGN) droit Cortex visuel Stimulus et lumière Œil et rétine Retour sur la semaine dernière 1)Focalisation, 2)Degré dangle visuel, tan( /2) = (l/2)/d 3)Rétine : Types de cellules, 4)Rétine : Transduction, 5)Adaptation à la noirceur 6)Rétine : Convergence 1)Amplitude*sin(fréquence*angle+phase) 2)Luminance 1 s0 s sin(2*angle) sin(angle+.39) 2*sin(angle) sin(angle).39 s

3 lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche Corps genouillé latéral (LGN) droit Œil et rétine Retour sur la semaine dernière 7)CR des cellules ganglionnaires (Vaughan) - Concentriques - Antagonisme centre-périphérie 8)Rétine : Inhibition latérale 9)Illusions (Hermann, Contraste simultanée, Mach, White) 10)Scotome Pathologies : 1)Focalisation, 2)Médium oculaire, 3)Rétine, 4)Nerf optique

4 Le problème de la perception Comment faisons-nous pour acquérir des connaissances quasi-véridiques à propos du monde extérieur?

5 Retour au pseudo-paradoxe de la perception Si le monde est tel que nous le percevons, le cerveau est tel que nous le percevons; Or 50% de la lumière visible ambiante traverse le médium oculaire * 20% traverse les cellules de la rétine * moins de 1% de linformation dans les récepteurs rétiniens sort des cellules ganglionnaires = moins de 0,1% de linformation dans la lumière visible parvient au LGN; Donc le monde nest pas tel que nous le percevons.

6 Scotome : tache aveugle pathologique Limité à un oeil : lésion au niveau de la rétine ou du nerf optique Dans les deux hémichamps temporaux (mais pas nasaux) : lésion au niveau du chiasme optique Dans les deux hémichamps gauches (ou droits) : lésion au niveau de tractus optique

7 lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche Corps genouillé latéral (LGN) droit 2- Cortex visuel Plan du cours 1- Corps genouillés latéraux

8 Traitement de linformation dans le CGL Jouerait un rôle dans la régulation de linformation en provenance de la rétine nerfs de la rétine 4 nerfs vers le cortex Vers cortex De la rétine LGN En plus de recevoir les signaux optiques, le CGL reçoit des entrées en provenance du cortex visuel, du tronc cérébral, dautres noyaux thalamiques et dautres neurones du CGL. Du cortex Thalamus-LGN Tronc cérébral =

9 Les champs récepteurs du CGL Le champs récepteur dun neurone du CGL est une région sur la rétine qui, lorsque stimulée, permet le déclenchement de ce même neurone du CGL (Goldstein, 2001) = luminance haute = luminance basse Le fond de la rétine = peu importe

10 Champs récepteur dune cellule du LGN (center-surround) Les champs récepteurs des neurones du CGL ont la même configuration concentrique que les cellules ganglionnaires. Il existe aussi des champs récepteurs center OFF-surround ON dans le LGN. (Ozhawa, DeAngelis & Freeman 1995)

11 Organisation dans le LGN (couches et oeil dorigine) Chaque LGN a 6 couches (la couche 1 étant la plus profonde et la 6 la plus superficielle). Oeil ipsilatéral : couches 2, 3 et 5 Oeil controlatéral : couches 1, 4 et 6

12 Organisation dans le LGN (rétinotopie) Chaque couche dun LGN est rétinotopique. Les neurones situés près les uns des autres dans une structure cérébrale ont des champs récepteurs correspondant à des localisations rétiniennes voisines. Oeil

13 Organisation dans le LGN (magno vs parvo) Les couches 1 et 2 sont magnocellulaires. Cest-à- dire quelles reçoivent des axones de cellules ganglionnaires de type M). Les autres couches (3,4,5,6) sont parvocellulaires. Cest-à-dire quelles reçoivent des axones de cellules ganglionnaires de type P). Atention : Erreur dans le Goldstein, table 3.1 page 94

14 Organisation dans le LGN (magno vs parvo II) Les cellules des couches magnocellulaires et parvocellulaires ont des rôles différents dans la perception visuelle. Lésions des couches magno : –Atteinte de la perception du mouvement. Lésions des couches parvo : –Atteinte de la perception des couleurs, de la texture, de la profondeur et des contours.

15 Plan pour le reste du cours lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche Corps genouillé latéral (LGN) droit Cortex visuel primaire (V1)

16 Régions de traitement du signal visuel dans le cortex Cortex visuel primaire (V1) ou cortex strié Cortex extrastrié

17 Cortex visuel primaire Au contraire des neurones du CGL, ceux du cortex strié ne répondent pas particulièrement bien à des points lumineux.

18 Nobel en physiologie en 1981 D. Hubel T. Wiesel

19 Ozhawa, DeAngelis & Freeman 1995 Classique Corrélation inversée Visionner fichiers Quicktime…

20 Le champs récepteur Le champs récepteur dun neurone du cortex strié est la région sur la rétine qui, lorsque stimulée, a un effet [maximal] sur le déclenchement de ce même neurone. Le fond de la rétine !!! = peu importe = luminance haute = luminance basse

21 Origine des cellules simples?

22 Organisation dans V1

23 Rétinotopie dans V1 révélée par autoradiographie On montre cette image à un singe + injection de sucre radioactif.

24 Rétinotopie dans V1 : Résultats Magnification corticale : Variation de la surface corticale dédiée à la représentation dun stimulus en fonction de la localisation des récepteurs quil stimule. StimulusCortex

25 Explication Une plus grande surface corticale est donc allouée à la représentation de la fovéa par rapport à la périphérie. 0.01% des cellules de la rétine (les cellules de la fovéa) atteignent 8-10% du cortex visuel. Facteurs de magnification corticale : –(a) plus de cellules dans la fovéa par unité de surface et –(b) plus grand nombre de cellules corticales dédiées à chaque cellule de la fovéa.

26 Organisation dans V1 Pénétrations perpendiculaires Pénétration oblique

27 Colonne dorientation Les neurones rencontrés lors dune pénétration perpendiculaire (tracés A et B ci-bas) ont des champs récepteurs ayant la même préférence à lorientation (colonne dorientation). Lors dune pénétration oblique, lorientation préférée varie de façon continue.

28 Les hypercolonnes Module pour le traitement de la stimulation dune région rétinienne. - Une hypercolonne comprend deux colonnes de dominance oculaire (oeil droit et gauche). - Une hypercolonne mesure environ 1 mm 3. perpendiculaire oblique 1 hypercolonne = 1 colonnne de localisation = 2 colonnes de dominance oculaire = 2 ensembles des colonnes dorientation

29 Rétinotopie Lensemble des hypercolonnes est rétinotopique (cest-à- dire que 2 hypercolonnes adjacentes ont des champs récepteurs adjacents sur les rétines). Mais il y a grossissement à la fovéa. De plus, les champs récepteurs des cellules dune même hypercolonne occupent des positions correspondantes sur les rétines.

30 Les hypercolonnes (suite) Chaque colonne de dominance oculaire possède 6 couches.

31 Le rôle des cellules simples Orientation Fréquence Phase Contraste Rappelez-vous : onde sinusoidale = Amplitude * sin(fréquence * angle + phase) Ici on ajoute lorientation

32 Relation avec les cellules simples En fait, les cellules simples sont sensibles à trois attributs des stimulations rétiniennes –La fréquence spatiale. –lorientation. –et la position sur la rétine. Démonstration

33 Adaptation Exposition continue, pour une certaine période de temps, à un stimulus comportant une propriété spécifique. Leffet dadaptation se manifeste par un effet consécutif et est habituellement expliqué par une fatigue cellulaire sélective. –Effet consécutif : Modification du fonctionnement perceptif suite à lexposition prolongée à une stimulation.

34 Adaptation Rationnel : Si un stimulus (ou une propriété donnée dun stimulus) provoque un effet consécutif, cest que ce stimulus (ou cette propriété) est 1) traité(e) par le système perceptif et que 2) les neurones associés ont un effet direct sur la perception.

35 Adaptation à lorientation *

36 *

37 *

38 Explication Effet de ladaptation sur la perception

39 Adaptation à la fréquence spatiale *

40 Adaptation aux fréquences spatiales *

41 *

42 Combien de types de cellules simples? Leffet dadaptation sélective suggère lexistence de canaux de fréquence spatiale sensibles à une étendue restreinte de fréquences spatiales. BF adaptéesHF adaptées Rép : Environ 6

43 Sensibilité au contraste Niveau de contraste minimal pour détecter lalternance entre les barres pâles et foncées constituant une grille sinusoïdale.

44 Calcul du contraste (Weber) (L max – L moyenne ) L moyenne = Le contraste correspond donc à quelque chose de relatif

45 Fonction de Sensibilité aux Contrastes (FSC) Variable indépendante : la fréquence spatiale dune grille sinusoïdale Variable dépendante : contraste requis pour une détection Méthode dajustement (Fechner, 1890) : lobservateur ajuste la variable dépendante

46 Extraction de la FSC 1 cycle par deg ~60 cyle par deg ~7 cycles par deg Fréquence spatiale contraste Non Oui … Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui Non Oui

47 Mise au point : 7 cycles par deg d = (l / 2) / tan( / 2) 1 cycle 7 cycles

48 Hypercolonnes : selon la théorie des fréquences spatiales HF BF 0 deg 45 deg Dans chaque colonne de dominance oculaire la fréquence spatiale préférée des cellules est encodée dans la longueur du rayon de l'hypercolonne.

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53 1 0

54 Que font les hypercolonnes?

55 = réseau + Analyse de Fourier 2D : une décomposition unique dune image en une somme de grilles sinusoïdales. Une analyse de Fourier (locale)!

56 = Fréquence = 1 + Fréquence = 3 + Fréquence = … Fréquence = 9 + Fréquence = 7 Une analyse de Fourier (locale)!

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58 Filtrage et fabrication dun hybride Filtre passe-basse Combinaison Filtre passe-haute

59 (Adapté de Schyns et Oliva, 1999)

60 Près (HF de limage 7 cpd) Loin (BF de limage 7 cpd)

61 Filtres orientés

62 Le problème de la perception Comment faisons-nous pour acquérir des connaissances quasi-véridiques à propos du monde extérieur?

63 Retour au pseudo-paradoxe de la perception Si le monde est tel que nous le percevons, le cerveau est tel que nous le percevons; Or 50% de la lumière visible ambiante traverse le médium oculaire * 20% traverse les cellules de la rétine * moins de 1% de linformation dans les récepteurs rétiniens sort des cellules ganglionnaires * 40% de linformation qui arrive dans le LGN le quitte pour V1 = moins de 0,04% de linformation dans la lumière visible parvient au cortex extrastrié; Donc le monde nest pas tel que nous le percevons.


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