Frédéric Gosselin Éric McCabe PSY 2055. Psychologie de la perception. Bases physiologiques de la perception visuelle, I Frédéric Gosselin Éric McCabe

Plan pour le cours lumière 1- Stimulus et lumière Cortex visuel Corps genouillé latéral (LGN) droit 2- Œil et rétine lumière Corps genouillé latéral (LGN) gauche Cortex visuel

Les niveaux de traitement de Marr (1982; et l’ajout de Palmer, 1999) Image rétinienne (Marr) / stimulus proximal (Palmer) “Primal sketch” / stade de l’image Détection de contours, de blobs, de régions; groupement minimal “2.5-D sketch” / stade de la surface Surface visible, orientée en profondeur par rapport à l’observateur Représentation 3-D / stade de l’objet Représentations centrées sur les objets complets Stade de la catégorie (Palmer) Propriétés, fonctions, etc. de l’objet ou des objets RELIRE Marr et Palmer

Les niveaux de traitement de Marr “Primal sketch” / stade de l’image + … “2.5-D sketch” / stade de la surface + = Représentation 3-D / stade de l’objet

À propos de la lumière Se comporte comme une onde sinusoïdale, amplitude * sin(fréquence * angle + phase) : une amplitude (intensité radiante; 1 photon = intensité radiante “atomique”), une fréquence (Hz = cycles par s) Période = 1 / fréquence Longueur d’onde d’une onde monochromatique (nm) = période * 300 000 000 [c, la vitesse de la lumière, en m s-1] * 10-9 [transforme de m en nm] et par une phase 1 s 0 s sin(2*angle) sin(angle+.39) 2*sin(angle) sin(angle) .39 s 1 * sin(1 * angle + 0) 2 * sin(1 * angle + 0) 1 * sin(2 * angle + 0) 1 * sin(1 * angle + .39) AFFICHER UN SINUS À LA FOIS

Spectre visible et luminance Luminance : intensité radiante pondérée par la sensibilité spectrale de l’observateur standard de la CIÉ par unité de surface projetée (cd m-2) À distinguer de la brillance (brightness) qui est la réponse perceptuelle à la luminance Mesure physique * sensCIÉ rouge bleu vert Modèle « simulant » l’humain GRAPHIQUE ??????????? CIÉ = Comission internationale d’éclairage = Une mesure davantage psychologique (plus adaptée au contexte psychologique)

Champs visuel 120 deg 40 deg 40 deg Et 135 deg en hauteur.

Oeil 2-7 mm SCLÉRA?

Oeil 2.2 cm Cornée Pupille Humeur aqueuse Iris Muscles ciliaires Cristallin Laisse passer environ 50% de la lumière visible Zonules 2.2 cm Humeur vitreuse Scléra Épithélium pigmentaire Rétine Fovéa (2 deg) Nerf optique

Focalisation dans l’oeil : principes et problèmes 80% 20% accomodation Normal Lentille épaisse = zonules relâchés = muscles ciliaires tendus = focalisation proche Lentille mince = zonules tendus = muscles ciliaires relâchés = focalisation loin ZONULES = Ligaments REVOIR Astigmatisme Myope Hypermétrope (≠ presbyte) Astigmate

Lentilles correctrices (sphériques) Lentille convexe (+) Longueur focale Apex Prisme Lentille concave (-) Longueur focale Base Dioptrie = 1 / longueur focale (m)

Une personne aveugle Au Canada, est considéré comme aveugle celui ou celle qui possède, après correction, une acuité de Snellen de 20/200 ou moins dans son meilleur oeil (ou qui possède un champ de vision de moins de 20 deg). 20/X : Le numérateur est toujours 20 et désigne la distance (en pieds) entre l’observateur évalué et le tableau Le dénominateur désigne la distance maximale à laquelle un observateur normal peut reconnaître une lettre reconnue par l’observateur évalué à une distance maximale de 20’. La plus grosse lettre dans un tableau de Snellen, habituellement un “E”, est reconnue à 400’ par un observateur normal.

Autres pathologies du médium oculaire Cornée abîmée Cataracte Corps flottants (“floaters”) REVOIR CES PATHOS

Taille sur la rétine : degrés d’angle visuel tan(a / 2) = (l / 2) / d l/2 a/2 Angle visuel (a l d a Taille de l’objet sur la rétine a d = (l / 2) / tan(a / 2) l = 2 * d * tan(a / 2) a = 2 * atan [(l / 2) / d]

Taille sur la rétine : degrés d’angle visuel, example 1 d = (l / 2) / tan(a / 2) d = (10 m / 2) / tan(5 deg / 2) d = 5 m / tan(2,5 deg) d = 114,5 m

Taille sur la rétine : degrés d’angle visuel, example 2 l = 2 * d * tan(a / 2) l = 2 * 114,5 m * tan(5 deg / 2) l = 2 * 114,5 m * tan(2,5 deg) l = 10 m

Taille sur la rétine : degrés d’angle visuel, example 3  / 2  10 m 114,5 m = 2 * atan [(l / 2) / d] = 2 * atan [(10 m / 2) / 114,5 m] = 2 * atan [5 m / 114,5 m] = 5 deg

Deg. d’angle visuel d’un objet de 30 cm en fonction de la distance Deg. angle visuel « Infini » distance (cm)

Cellules ganglionnaires Laisse passer environ 20% de la lumière visible Cellules amacrines Cellules bipolaires Cellules horizontales Récepteurs

Vaisseaux sanguins

Ombres des vaiseaux sanguins rétiniens dans le cortex visuel primaire du lapin ENLEVER ? (Adams et Horton, 2002, Science)

Quelques pathologies de la rétine Rétinopathie diabétique : Inflammation des vaisseaux sanguins Interfère avec le transport de l’oxygène Prolifération de vaisseaux sanguins anormaux et fragiles Saignements dans l’humeur vitreuse Détachement de la rétine REVOIR CES PATHOS

La rétine examinée au microscope électronique Bâtonnets 50-80 microns (1 micron = 10-6 m) Cônes

Densité des récepteurs en fonction de l’excentricité 5 000 000 cônes 120 000 000 bâtonnets Bâtonnets:cônes = 24:1 Fovéa = 50 000 cônes Nez

Tache aveugle Oeil humain Lumière Oeil de pieuvre ... 1 million d’axones de cellules ganglionnaires convergent vers la tache aveugle et forment le nerf optique Dendrites Corps cellulaire Axone Synapse Terminaisons nerveuses ... Lumière Oeil de pieuvre

Révéler la tache aveugle REVOIR CETTE DÉMO, vérifier « temporal-nasal » et position du nez ~15 deg ~5 deg À 30 cm, par exemple, position = 8 cm temporal et taille = 2,5 cm.

Glaucome : une pathologie du nerf optique Une pression anormalement haute dans l’humeur aqueuse entraîne une hausse de pression dans l’oeil ce qui mène à une diminution de l’irrigation sanguine dans la tête du nerf optique et, par suite, à une dégénérescence du nerf optique.

Transduction Pigment visuel absorbe 1 photon, change de forme (isomérisation), produit une cascade enzymatique. 1 photon suffit à produire une cascade enzymatique dans un bâtonnet; et 7 cascades enzymatiques sont détectées par un observateur humain. Bizarrement, la lumière réduit la réponse des récepteurs (Toyada, Nosaki et Tomita, 1969). Ceci est “corrigé” à la synapse suivante (aux cellules bipolaires et horizontales).

Isomérisation ENLEVER ?

Adaptation à la noirceur, I 3-5 min cône sont adaptés; 7 min les bâtonnets dominent; 25 min les bâtonnets sont adaptés * 100 000 Quand le pigment visuel absorbe 1 photon, il est décoloré (“bleached”). Le processus est inversé par un enzyme dans l’épithélium pigmentaire...

Détermination psychophysique de la sensibilité « Tu vois quelque chose? » + le seuil est bas, + la sensibilité est grande Luminance oui non oui non oui oui oui non non non non non non 400 450 500 550 600 650 700 Longueur d’onde (, nm)

Adaptation à la noirceur, II Scotopique (bâtonnets) Purkinje shift Photopique (cônes) Ajouter diapo détermination psychophysique sensibilité bleu rouge

Vision photopique et scotopique IDEM bleu rouge N.B. log(10N) = N

Traitement dans la rétine Quoi dire ici Terminaisons Dendrites Synapse Axone Corps cellulaire

Traitement dans la rétine, I 120 bâtonnets -> 1 cellule ganglionnaire 5 cônes -> 1 cellule ganglionnaire 1 000 000 cellules ganglionnaires par oeil Bâtonnets Cône 2 2 Diapo pour expliquer texte du bas… voir p.56 Convergence 2 2 Cellule ganglionnaire

Traitement dans la rétine, II Bâtonnets Cône 2 Diapo pour expliquer texte du bas… voir p.56 2 2 Cellule ganglionnaire Très sensible à la lumière

Traitement dans la rétine, III 2 Bâtonnets Cône 2 2 Diapo pour expliquer texte du bas… voir p.56 2 2 Cellule ganglionnaire Haute précision (haute acuité visuelle)

Le champ récepteur d’une cellule ganglionnaire “Le champs récepteur visuel d’une cellule X est la région sur la rétine qui, stimulée, a un effet [maximal] sur le déclenchement de X.” (Goldstein, 2001)

Traitement dans la rétine, II : Inhibition latérale Center off-surround on + - Récepteurs rétiniens “Le champs récepteur visuel d’une cellule X est la région sur la rétine qui, stimulée, a un effet [maximal] sur le déclenchement de X.” (Goldstein, 2001)

Traitement dans la rétine, II : Inhibition latérale Center on-surround off - + Récepteurs rétiniens “Le champs récepteur visuel d’une cellule X est la région sur la rétine qui, stimulée, a un effet [maximal] sur le déclenchement de X.” (Goldstein, 2001)

Le monde de Vaughan Figure 2.38 Goldstein Stimulus - - - + + + - - + + Excitatrice Inhibitrice Stimulus oui - - - + + + - - + + + - Figure 2.37 + + - - - - - Inhibition latérale Center on-surround off

Le monde de Vaughan oui - - - + + + - - + + + - + + - - - - -

Le monde de Vaughan OUI - - - + + + - - + + + - + + - - - - -

Le monde de Vaughan oui - - - + + + - - + + + - + + - - - - - Inhibition latérale

Le monde de Vaughan peut-être - - - + + + - - + + + - + + - - - - - Inhibition latérale

Le monde de Vaughan - - - + + + - - + + + - + + - - - - - non - - - + + + - - + + + - + + - - - - - Inhibition latérale

Le monde de Vaughan non - - - + + + - - + + + - + + - - - - - Inhibition latérale

Le monde de Vaughan NON + - Inhibition latérale

Le monde de Vaughan OUI OUI OUI! - - - + + + - - + + + - + + - - - - -

Le monde de Vaughan NON NON NON! - - - + + + - - + + + - + + - - - - - Inhibition latérale

Grille de Hermann

Contraste simultané C = (Lx - Lélevée) = bas ÉQUATIONS?? C < C’ C = (Lx - Lélevée) = bas C’ = (Lx - Lbasse) = élevé

Bande de Mach CW = (Lx - Lbasse) = élevé C > C’ > C’’ CW’ = (Lx - Lx) = 0 CW’’ = (Lx - Lélevée) = bas C > C’ > C’’

Bande de Mach Figure 2.43, Goldstein

Illusion de White C = (Lx - Lbasse) = élevé C’ = (Lx - Lélevée) = bas

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

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

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 l’information dans les récepteurs rétiniens sort des cellules ganglionnaires = moins de 0,1% de l’information dans la lumière visible parvient au LGN; Donc le monde n’est pas tel que nous le percevons.