1 Duplicité du Système Visuel Psychophysiologie sensorielle partie 3

1

Duplicité du Système Visuel

Psychophysiologie sensorielle partie 3

2

Les aires visuelles

Logothetis :http://www.ini.unizh.ch/~vincent/class/ss02/lectures/lecture12-dk.pdf

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)

3

Aires visuelles

du macaquePlus d’une trentaine d’aires visuelles spécialisées ont été décrites

http://pages.slc.edu/~ebj/sight_mind/vis_areas/visual_area.html

Pour simplifier, nous nous intéresserons seulement aux fonctionnalités de deux grandes voies

4

Origine de la questionde 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.

5

Bases physiologiques

van Essen et al. 1992

6Boussaoud D. (1998) Un immense chantier neuronal. La Recherche, 309, 58-61.

Les deux voies du système visuel fonctionnent en parallèle et contribuent à des fonctions différentes:

La voie ventrale est impliquée dans la reconnaissance des objets (et de la couleur

La voie dorsale est impliquée da

7

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.

http://defiant.ssc.uwo.ca/Jody_web/research_interests.htm

• 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

8

Evaluation de la taille d’un objetdeux 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

9

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

10

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

11

Que sont les représentations ?

• « Pures » activités mentales ?

• Non !

• Elles reflètent des activités biologiques. • Elles sont « incarnées » et localisables dans

le cerveau

12

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

13

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

14

Régions impliquées dans la reconnaissance visuelle des objets

Kalanit Grill Spector

Essentiellement voie ventrale

15

Duplicité du système visuel

Voie ventrale :

Forme

Couleur

Voie dorsale :

Mouvement

Profondeur

16

Le gyrus fusiforme

http://www.vislab.ucl.ac.uk/imagesbrain.html

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

17

Réponses à des images

Deux catégories sémantiquesStimuli

ob

jets

v

s.

per

son

nag

es

18

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

19

Activations de V5 (hMT+) aire du mouvement visuel par des

personnagesCoronal 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

20

Mouvement visuel explicite et implicite

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

V5 = aire du mouvement visuel

21

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

22

Les représentations évoluent avec l’exercice

Apprentissage d’une nouvelle tâche linguistique

Avant exercice

Après exercice

23

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.