PSY 2055. Psychologie de la perception PSY 2055. Psychologie de la perception. Fondements physiologiques du traitement visuel de haut niveau. Frédéric Gosselin

Intro Cours 2. Bases physiologiques 1 lumière Corps genouillé latéral (LGN) droit lumière Cours 3. Bases physiologiques 2 ???????????? Corps genouillé latéral (LGN) gauche Cortex visuel primaire (V1)

Régions de traitement du signal visuel dans le cortex Mouvement Cortex extrastrié Cortex visuel primaire (V1) ou cortex strié Couleur Profondeur et taille

IRMf Dr. Ogawa in 1990 Premier enregistrement IRM : Lauterbur (1979).

CT (computed tomography) PET (positron emitting tomography) Photo Dr. Ogawa in 1990 MRI (magnetic resonance imaging)

IRMf Dr. Ogawa in 1990 http://psychology.uwo.ca/fmri4newbies/

Cortex visuel chez l’humain!

Le cortex visuel Cortex pariétal postérieur Cortex extrastrié V3 V2 V5 (MT) Cortex strié Région IT (Cortex Inférieur Temporal)

Diagramme des interactions entre les différentes aires visuelles Felleman and Van Essen in 1991

Diagramme simplifié Attention : l’information ne voyage pas dans un sens uniquement… Notion de traitement ascendant et descendant. Cellule ganglion- naire M naire P Magno LGN Parvo LGN V1 V2 V3 V5 (MT) Pariétal V4 IT Couleur Forme Mouvement Système ventral (“what”) Système dorsal (“where”)

Évidences physiologiques des influences descendantes 2 démonstrations : Le cortex visuel est « temporellement compact » Des aires d’aussi bas niveau que V1 sont capable de réponses sophistiquées

Le cortex visuel est temporellement compact (Bullier, 2001) Latence de réponse des différentes aires visuelles

Réponses sophistiquées de V1 (Lee et al., 1998)

Organisation fonctionnelle : deux systèmes L’information en provenance de V1 est divisée en deux systèmes fonctionnellement distincts. Le système ventral (“what”) Ce système se termine dans IT et semble impliqué dans la perception d’objets, de scènes et de visages. Le système dorsal (“where”) Ce système se termine dans le cortex pariétal postérieur. Système dorsal Système ventral

Ungerleider et Mishkin (1981) Discrimination d’objet Double dissociation! Discrimination de repère

Mais Milner et Goodale (1995)… … ont un problème avec la prétendue fonction de localisation spatiale (“where”) du système dorsal; selon eux, ce système jouerait plutôt une rôle dans la planification et l’exécution d’actes moteurs (c.-à-d. “how”). Le patient D.F. souffre d’agnosie visuelle “aperceptive”. Incapable de reproduire l’orientation d’une ouverture dans une “boîte à lettres”... mais capable d’y “poster” une lettre. D’autres patients ont des lésions dans leur système dorsal et Sont capables de reproduire l’orientation d’une ouverture dans une “boîte à lettres”... mais incapables d’y “poster” une lettre.

Milner et Goodale (1995)…

Illusion de Ebbinghaus-Titchener REVOIR Aglioti, DeSouza & Goodale, 1995)

Illusion de Ebbinghaus-Titchener REVOIR Aglioti, DeSouza & Goodale, 1995)

La modularité dans les systèmes “what” et “where”/“how” Par “module” nous entendons une structure physiologique spécialisée dans le traitement d’un type d’information sensorielle (p. ex. le mouvement).

Diagramme simplifié Mouvement Système dorsal (“where”) Système ventral Pariétal V5 (MT) Mouvement Cellule ganglion- naire M Système dorsal (“where”) V3 V2 V1 Magno LGN Cellule ganglion- naire P V2 V1 Parvo LGN Système ventral (“what”) V4 Couleur IT Forme

MT (V5) : un exemple de modularité dans le système dorsal Newsome et Paré (1988) ont montré que les singes pouvaient détecter la direction d’un mouvement possédant une cohérence de 1% ou 2%. La destruction de MT fait grimper ce seuil à 10% ou 20% de cohérence. 100% de cohérence 30% de cohérence 5% de cohérence

Agnosie visuelle du mouvement (akinétopsie) Le patient L.M. : N’a pas de problème de perception des parties (=> pas un problème sensoriel de bas niveau) N’a pas de problème de perception des objets (=> pas une agnosie aperceptive) Reconnaît les objets (=> pas une agnosie associative) Mais n’arrive pas à voir le mouvement P. ex. Quand elle verse de l’eau dans un verre, elle ne voit pas le niveau monter. Subitement il y a plus d’eau qu’il y en avait. Ponzo Illusion

Pathologies du système ventral (temporal, “what”) Reconnaissance des objets est altérée (agnosie visuelle). Reconnaissance des visages est altérée (prosopagnosie). Reconnaissance des mots est altérée (dyslexie).

Agnosie visuelle Elle est caractérisée par une incapacité à reconnaître visuellement les objects malgrés une connaissance des caractéristiques de ces objets et une reconnaissance tactile ou auditive de ces objets.

Types d’agnosie visuelle Problème sensoriel de bas niveau (jusqu’à V2 à peu près) Le traitement visuel de bas niveau de la couleur, de la forme, du mouvement et l’acuité sont altérés Agnosie “aperceptive” (Lissauer, 1890): Le traitement visuel de bas niveau de la couleur, de la forme, du mouvement et l’acuité NE sont PAS altérés La perception de l’objet est altérée Agnosie associative (Lissauer, 1890): La perception de l’objet est intacte Les associations entre les percepts et les mots sont affectées Souvent spécifique à une catégorie (vivant vs. non-vivant). VOIR CE QUI N’ALLAIT PAS POUR DANIEL

Diagramme simplifié des deux systèmes et de leur origine Pariétal V5 (MT) Mouvement Cellule ganglion- naire M Système dorsal (“where”) V3 V2 V1 Magno LGN Cellule ganglion- naire P V2 V1 Parvo LGN Système ventral (“what”) Problème sensoriel de bas niveau V4 Couleur IT Forme Agnosie “aperceptive” ... Agnosie associative

Agnosie visuelle “aperceptive” La vision de bas niveau est intacte (=> pas un problème sensoriel de bas niveau). Le patient est incapable d’apparier, de reproduire, ou de discriminer des objets visuels simples mais est capable de dessiner de mémoire. Le patient n’arrive pas à (re)construire les objets

Agnosie visuelle associative La vision de bas niveau est intacte (=> pas une agnosie sensorielle). Le patient est capable d’apparier, de reproduire, ou de discriminer des forme visuelles simples (p. ex. des formes géométriques) (=> pas une agnosie aperceptive). Le patient ne peut pas pointer vers un objet nommé. Mais le patient est capable de reconnaître un objet tactilement (ce qui implique que la connaissance de l’objet est intacte) Le patient a un déficit plus profond au niveau de ses connaissances des objets (problèmes d’associations sémantiques).

FFA/Prosopagnosie Bruce, Desimore et Gross (1981) ont découvert que certains neurones de IT répondent “maximalement” à des visages. P. ex. Rolls et Tovee (1995) ont utilisé 23 visages et 45 autres images pour valider ce résultat... Kanwisher (1997) a montré en IRMf que le gyrus fusiforme dans IT est la région du cerveau la plus activée par les visages. On parle aujourd’hui du FFA (Fusiform Face Area). Ajouter scan FFA ? Si oui voir cours B

Diagramme simplifié Mouvement Système dorsal (“where”) Système ventral Pariétal V5 (MT) Mouvement Cellule ganglion- naire M Système dorsal (“where”) V3 V2 V1 Magno LGN Cellule ganglion- naire P V2 V1 Parvo LGN Système ventral (“what”) V4 Couleur IT Forme

Ajouter scan FFA ? Si oui voir cours B

IT : un exemple de “modularité” dans le système ventral (objet?) Est-ce que le FFA encoderait les objets pour lesquel nous sommes des experts? Mais Gauthier et al. (1999) ont montré que les “Greebles” activent autant le FFA que les visages chez les experts en reconnaissance de “Greebles”.

IT : un exemple de “modularité” dans le système ventral (objet?) Mais Gauthier et al. (1999) ont montré que les “Greebles” activent autant le FFA que les visages chez les experts en reconnaissance de “Greebles”. Est-ce que le FFA encoderait les objets pour lesquel nous sommes des experts? Les résultats de Gauthier et al. (2000), chez les experts en voitures et en oiseaux, vont en ce sens.

IT : un exemple de “modularité” dans le système ventral (objet?) Mais Gauthier et al. (1999) ont montré que les “Greebles” activent autant le FFA que les visages chez les experts en reconnaissance de “Greebles”. Est-ce que le FFA encoderait les objets pour lesquel nous sommes des experts? Les résultats de Gauthier et al. (2000), chez les experts en voitures et en oiseaux, vont en ce sens. Mais qu’est-ce qu’un expert? Quelqu’un qui traite les objets plus globalement (Gauthier et Tarr, 2002)?

“Prosopagnosie” produite par adaptation C VOULU DE NE FAIRE DÉFILER QUE PARTIE B? (Leopold et al., 2000)

“Prosopagnosie” produite par adaptation Contrôle (sans adaptation) Condition ‘opposé’ Condition ‘même direction’ 68% hasard 12% Visage moyen (Leopold et al., 2000)

“Prosopagnosie” produite par adaptation « Take home message » (traduction : ce qui sera à l’exam) 1)Il est possible d’adapter des cellules même si celles-ci s’occupent d’un traitement de très haut niveau 2)Démonstration de la « flexibilité » des processus de reconnaissance de visages 3)Lien avec prosopagnosie C VOULU DE NE FAIRE DÉFILER QUE PARTIE B? (Leopold et al., 2000)

Un exemple d’adaptation aux visages * (Webster & Maclin, 1999)

“Champs récepteurs” de plus en plus complexes Neurones invariants à la taille : Neurones invariants à la position : Neurones invariants au point de vue :

Comment sont représentés les scènes dans le système visuel? Code spécifique : Cellule “grand-mère” : à chaque stimulus, un neurone.

Comment sont représentés les scènes dans le système visuel? Code spécifique : Cellule “grand-mère” : à chaque stimulus, un neurone. Ne correspond pas à nos observations. Explosion combinatoire (les récepteurs rétiniens peuvent déclencher de plus de 2250 000 000 manières et il y a environ 242 cellules dans tout le corps humain). Code distribué : Un ensemble de neurones encode un stimulus.

Le problème du liage (“binding”) Si le code est distribué, même partiellement, comment en arrivons-nous à une perception unifiée? La synchronie pourrait-être une solution… Engel et al. (1992) : Bien que le code pour la ligne soit ici distribué sur (au moins) 2 cellules… la synchronie permettrait le liage