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

1. La vision : de la perception à la (re)connaissance Un exemple d’organisation perceptive

2. 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

3. Schéma des 2 grandes voies visuelles Trajets respectifs des voies de la reconnaissance et de l’oculomotricité (vue inférieure du cerveau)

4. Rétinotopie des colliculi supérieurs

5. 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)

6. 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 / mouvement Cortex visuels secondaires (V3, V4, V5)

7. L’architecture rétinienne

8. Cellules ganglionnaires et contraste (1)(étape 2) • Propriétés (Küffler, 1952): • activité spontanée (potentiels d’action) • champs récepteurs circulaires • antagonisme centre / périphérie

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

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

11. Réponses des cellules ganglionnaires (centre OFF/ périphérie ON)

12. Réponses des cellules ganglionnaires (centre OFF / périphérie ON)

13. Cellules ganglionnaires et contraste (2)(étape 2) • Organisation de l’effet de contraste: • Rôle des cellules bipolaires Voie directe • Rôle des cellules horizontales Inhibition latérale • Rôle des cellules amacrines Déplacement de cibles

14. Rôle des cellules bipolaires:« effet centre »

15. Rôle des cellules horizontales:« effet périphérie »

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

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

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

19. 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

20. Modes de réponse des cellules M et P

21. Rappel: les voies visuelles Trajets respectifs des voies de la reconnaissance et de l’oculomotricité (vue inférieure du cerveau)

22. 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 achromatique Traitement 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

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

24. 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 / mouvement Cortex visuels « associatifs » (V3, V4, V5)

25. Deux types de cellules du cortex primaire (V1) • 1: Les cellules simples

26. Organisation de V1 en colonnes d’orientation

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

28. Combinaison entre colonnes d’orientation et colonnes de dominance oculaire

29. Deux types de cellules du cortex primaire (V1) • 2: Les cellules complexes

30. Activation du cortex par une forme en mouvement

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

32. 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 )

33. 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)

34. Spécialisation des « aires visuelles associatives » ou cortex préstrié

35. 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)

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

37. 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 »

38. 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

39. 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

40. Exemple d’intervention de connexions rétroactives dans le traitement perceptif

41. 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 ?)