Duplicité du Système Visuel Psychophysiologie sensorielle partie 3 Duplicité du Système Visuel

Les aires visuelles Une large part du cortex occipital, temporal et pariétal est dévolue au traitement des informations visuelles En règle générale, les neurones des aires plus centrales ont des champs récepteurs plus grands que ceux de V1 ou V2 et effectuent des traitements plus intégrés. Schéma très simplifié des aires visuelles (en bleu sombre la voie dorsale) Logothetis :http://www.ini.unizh.ch/~vincent/class/ss02/lectures/lecture12-dk.pdf

Aires visuelles du macaque Plus d’une trentaine d’aires visuelles spécialisées ont été décrites Pour simplifier, nous nous intéresserons seulement aux fonctionnalités de deux grandes voies http://pages.slc.edu/~ebj/sight_mind/vis_areas/visual_area.html

Origine de la question de la duplicité Schneider (1967, 1969) : ablation cortex visuel → plus de discrimination de formes, maintien de l’orientation vers les objets (What? vs. Where?) Trevarthen (1968) : singes ‘split-brain’ → système ambiant (sous-cortical) vs. système focal Held (1970) revue : mode ‘contour-specific’ vs. ‘locus-specific’ Ungerleider & Mishkin (1982) : lésions singe → voie ventrale (identification) vs. voie dorsale (localisation) Livingstone & Hubel (1988) : voie magnocellulaire (mouvement, profondeur) vs. voie parvocellulaire (forme, couleur) DeYoe EA and DC Van Essen (1988) etc.

Bases physiologiques van Essen et al. 1992

La voie dorsale est impliquée da Les deux voies du système visuel fonctionnent en parallèle et contribuent à des fonctions différentes: La voie dorsale est impliquée da La voie ventrale est impliquée dans la reconnaissance des objets (et de la couleur Boussaoud D. (1998) Un immense chantier neuronal. La Recherche, 309, 58-61.

Milner & Goodale (1995) Sur la base de données neuropsychologiques (double dissociation), Milner et Goodale proposent une conception différente de la fonctionnalité des deux voies visuelles : une voie (ventrale) pour la ‘perception’ (reconnaissance) et une voie (dorsale) pour l’action. En IRMf on observe chez le sujet sain que face à un objet, si la tâche du sujet est de le reconnaître, c’est une région ventrale qui est activée; si le sujet doit le saisir, c’est une région dorsale qui manifeste le plus d’activation http://defiant.ssc.uwo.ca/Jody_web/research_interests.htm

Evaluation de la taille d’un objet deux voies visuelles Comparaison des performances de deux patients dans les mêmes tâches : traitement de l’information visuelle de taille d’un objet Egalisation psychophysique (matching) Ouverture de la pincette digitale Voie ventrale Voie dorsale

Double dissociation Goodale, Milner, Jakobson and Carey (1991) : le patient DF présente une lésion occipito-temporale bilatérale. activité sensorimotrice normale (saisie de l’objet) estimation de la taille des objets défaillante Jeannerod, Decety et Michel (1994) : le patient AT présente une lésion bilatérale occipito-pariétale estimation de la taille des objets normale activité sensorimotrice défaillante Agnosie visuelle Echec Ataxie optique Temporale Lésion Pariétale

Les représentations Les informations traitées au cours des étapes précédentes de traitement restent à interpréter explicitement ou implicitement. Les représentations sont les connaissances antérieures à partir desquelles l’organisme va interpréter ces informations. Ce sont des traces mnésiques distribuées dans des populations de neurones. On en distingue plusieurs types : Voie ventrale Voie dorsale structurales pragmatiques lexicales sensorimotrices sémantiques

Que sont les représentations ? « Pures » activités mentales ? Non ! Elles reflètent des activités biologiques. Elles sont « incarnées » et localisables dans le cerveau

Où sont les représentations? Les techniques de neuroimagerie montrent les aires impliquées dans une perception particulière et non impliquées dans d’autres. Exemple 1 : Voir des Entendre des mots mots

Forme et personnage Rafael Malach L’observation d’un damier active le cortex visuel primaire L’observation d’un ‘personnage’ va automatiquement entraîner l’activation des aires temporales concernées par l’interprétation sémantique de l’objet Rafael Malach

Régions impliquées dans la reconnaissance visuelle des objets Essentiellement voie ventrale Kalanit Grill Spector

Duplicité du système visuel Voie ventrale : Forme Couleur Voie dorsale : Mouvement Profondeur

Le gyrus fusiforme Cette région est activée lors du traitement de la couleur, des visages, et des expressions faciales. Son rôle unique dans le traitement des visages a été contesté. On a démontré (Gauthier et Tarr) qu’elle n’était pas spécifique des visages, mais des reconnaissances expertes (dont les visages font partie) Un greeble http://www.vislab.ucl.ac.uk/imagesbrain.html

Deux catégories sémantiques Réponses à des images Deux catégories sémantiques Stimuli objets vs. personnages

Résultats Personnages: activations dans le gyrus fusiforme latéral Objects: activations dans le gyrus fusiforme médian Aires activées par les deux types de stimuli Paulos, Scheiber, Manning, Bonnet, 2002

Activations de V5 (hMT+) aire du mouvement visuel par des personnages Coronal view Left Hemisphere Coronal view Right Hemisphere Talairach x=-42 y=-60 z=0 Talairach x=46 y=-78 z=8 Paulos, Scheiber, Manning, Bonnet, 2002

Mouvement visuel explicite et implicite V5 = aire du mouvement visuel Elle est activée par : 1) Déplacement d’une image sur la rétine = mouvement visuel explicite 2) Image fixe d’un personnage effectuant un mouvement (implicite) 3) Imaginer mentalement un mouvement

Les représentations mettent en jeu les mêmes populations de neurones que celles qui sont activées par les stimulations externes

Les représentations évoluent avec l’exercice Apprentissage d’une nouvelle tâche linguistique Avant exercice Après exercice

Conclusions La perception résulte d’un ensemble de traitements d’information dans des structures nerveuses spécialisées Dans les étapes précoces, les neurones codes de manière de plus en plus sélectives des caractéristiques spatiales, temporelles et chromatiques des stimuli visuels L’arrangement spatial de ces neurones autorise des interactions entre neurones codants des dimensions voisines des mêmes caractéristiques et permet de réaliser des groupements Ultérieurement, les champs récepteurs des neurones visuels deviennent de plus en plus grands ce qui permet de réaliser l’intégration des informations locales Les représentations nécessaires à l’interprétation de ces informations sont distribuées dans de larges populations de neurones et activées soit par une stimulation externe spécifique, soit par une stimulation évoquant cette dimension (ex. mouvement implicite), soit encore par évocation volontaire sans stimulus externe.