Duplicité du Système Visuel

1. Psychophysiologie sensorielle partie 3 Duplicité du Système Visuel

2. 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

3. 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

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

6. 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.

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. • 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

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

13. Forme et personnage 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

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

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

16. 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

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

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

20. 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

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.