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Comment se produit la perception visuelle

Comment se produit la perception visuelle

De l'œil au cerveau

La perception visuelle consiste en pouvoir détecter la lumière et l'interpréter par le sens de la vue.

La perception visuelle commence dès que l'œil concentre la lumière sur la rétine, où elle est absorbée par une couche de cellules photoréceptrices. Ces cellules convertissent la lumière en signaux électrochimiques et sont divisées en deux types, des bâtonnets et des cônes, nommés pour leur forme. La vision normale dépend de l'intégrité et du bon fonctionnement de tous les centres et voies visuelles.

Le principal problème de la perception visuelle est que ce que les gens voient n'est pas simplement une traduction de stimuli rétiniens (c'est-à-dire l'image dans la rétine), s'il n'est pas le résultat d'un cadre complexe qui décode notre cerveau.

Le contenu

  • 1 Les photorécepteurs
  • 2 La représentation du champ visuel
  • 3 Route visuelle principale
  • 4 Cortex visuel primaire ou V1
  • 5 Zone visuelle secondaire ou V2

Les photorécepteurs

Cannes Ils sont responsables de notre vision nocturne et répondent bien à la lumière tamisée. Ils se trouvent principalement dans les régions périphériques de la rétine, de sorte que la plupart des gens se rendront compte qu'ils peuvent mieux voir la nuit s'ils concentrent leur regard juste à côté de ce qu'ils observent.

Les cônes ils sont concentrés dans une région centrale de la rétine appelée fovéa; Ils sont responsables de tâches d'une grande acuité, comme la lecture, ainsi que de la vision des couleurs. Les cônes peuvent être classés en trois types, selon leur réaction à la lumière rouge, verte et bleue. En combinaison, ces trois types de cônes nous permettent de percevoir la couleur.

La représentation du champ visuel

Chacun oeil Regardez une partie de l'espace visuel, c'est votre champ visuel. Ainsi, chaque rétine et son champ visuel sont divisés en quatre quadrants (lignes verticales et horizontales qui se croisent dans la fovéa): deux nasales (supérieure et inférieure) et deux temporales (supérieure et inférieure).

L'œil étant sphérique, la rétine nasale de l'œil gauche et la rétine temporale de l'œil droit regardent vers la moitié gauche du champ visuel (hémisphère gauche); et la rétine nasale de l'œil droit et la rétine temporale de l'œil gauche regardent vers la moitié droite du champ visuel (hémisphère droit). Dans le même temps, la partie inférieure de la rétine regarde vers le champ de vision supérieur et la partie supérieure de la rétine, dans le champ de vision inférieur.

La rétine nasale reçoit la lumière du champ de vision temporel et la rétine temporale reçoit la lumière du champ nasal visuel.

Ainsi, lorsque la lumière traverse les différents éléments optiques de l'œil, les images projetées sur la rétine sont inversées par rapport à leur position d'origine dans le champ visuel.

Projection de l'image du champ visuel inversé sur la rétine.

Route visuelle principale

La voie la plus importante du système visuel est la voie visuelle dite rétinogéniculooccipitale ou principale. De cette façon, les signaux résultant du traitement visuel dans la rétine partent à travers le nerf optique et se diriger vers le noyau géniculé dorsal du thalamus; et de là vers le cortex visuel primaire que nous avons trouvé dans le lobe occipital.

Les fibres qui proviennent de la partie nasale de chaque rétine se croisent dans l'hémisphère opposé, tandis que celles qui proviennent de la partie temporale se projettent directement dans l'hémisphère homolatéral.

Cela signifie que les fibres originaires de la rétine temporale de l'œil gauche et celles originaires de la rétine nasale de l'œil droit se projettent vers la hémisphère gauche; et vice versa, les fibres originaires de la rétine nasale de l'œil gauche et celles originaires de la rétine temporale de l'œil droit se projettent vers la hémisphère droit.

Une fois le chiasme optique franchi, le les axones des cellules ganglionnaires font partie du tractus optique. Ces axones atteignent le NGLd du thalamus, d'une manière ordonnée et créant une carte de l'hémisphère controlatéral. Les neurones NGLd maintiennent cette topographie dans leur projection vers le cortex visuel primaire.

Projection du champ visuel sur les rétines et croisement des fibres correspondantes dans le chiasm optique.

Noyau géniculé latéral dorsal

Chaque noyau géniculé latéral (LGN) est composé de six couches cellulaires. L'agencement du noyau en couches différenciées a à voir avec le relais synaptique de différents types d'informations rétiniennes.

Les couches un et deux contiennent des neurones avec un grand corps cellulaire et sont appelées couches magnocellulaires. Ces couches reçoivent les informations des cellules ganglionnaires de la rétine de type M. Le reste des couches (de trois à six) sont formées par des cellules avec un soma plus petit et sont donc appelées couches parvocellulaires. Ces couches reçoivent les informations des cellules ganglionnaires de la rétine de type P.

Ainsi, chaque LGN, les axones de l'œil homolatéral, synapse en couches deux, trois et cinq; et ceux de l'œil controlatéral en couches un, quatre et six.

Cortex visuel primaire ou V1

Le monde visuel est représenté dans ce que nous appelons V1 et dans trente autres domaines différents de la cortex cérébral (certains d'entre eux exclusivement visuels et d'autres polymodaux). La représentation ou carte corticale de chacune de ces zones corticales sont reliées entre elles et donnent naissance à un réseau très complexe.

Le cortex visuel primaire (également appelé cortex strié ou V1) est situé le long de la fissure calcarine du lobe occipital et correspond à la zone 17 de Brodmann.

Morphologiquement, V1 montre une bande de fibres myélinisées parallèle à la surface corticale, ce qui lui a donné le nom de cortex strié. Dans V1, nous trouvons deux niveaux organisationnels: les couches et les colonnes.

Bien que nous sachions qu'il existe une spécialisation fonctionnelle de chaque domaine, la perception visuelle provient de l'activité globale de tout le cortex cérébral. Les informations sont séparées dans différents canaux de traitement parallèles spécialisés dans l'analyse des différents attributs du stimulus visuel.

Bien que le neuroscience Actuellement, il ne peut toujours pas expliquer de nombreux aspects de la perception visuelle, de nombreux progrès ont été réalisés ces dernières années pour répondre à la question de savoir comment ils représentent les neurones les différents aspects de notre monde visuel.

Schéma de la cytoarchitecture du cortex striatum ou V1.

Chez l'homme et les macaques, environ la moitié du cortex V1 est dédiée à la collecte d'informations sur la fovéa et sa région environnante. Cela permet la grande acuité de la discrimination spatiale dans la partie centrale du champ visuel.

En dehors de la voie visuelle principale, les axones de la rétine donnent naissance à d'autres voies différentes:

  • Projections dans l'hypothalamus: Participe à la synchronisation des rythmes biologiques.
  • Projections du prétexte mésencéphalique: coordination de certains mouvements oculaires, de l'iris et des muscles qui contrôlent le cristallin.
  • Projections des collicules supérieurs ou du tectum optique: orientation des yeux en réponse à de nouveaux stimuli dans la périphérie visuelle.

Lésions dans la voie visuelle principale

Défauts dans le champ visuel dus à la blessure de différents points de la voie visuelle principale. À droite, nous avons schématisé les défauts de perception du champ visuel associés à chaque lésion (marqués dans le dessin horizontal du cerveau à gauche). En noir, nous avons indiqué la zone du champ visuel dans laquelle il y a perte de vision.

Différentes lésions rétiniennes ou centrales peuvent entraîner des défauts de perception du champ visuel. L'illustration suivante présente des exemples de la façon dont les affectations de différents points de la voie visuelle principale peuvent affecter notre perception d'une certaine partie du champ visuel.

La perception du mouvement, les mouvements saccadés

Il le nerf optique dirige l'information à travers le thalamus vers le cortex cérébral, où se produit la perception visuelle, le nerf transporte également les informations nécessaires à la mécanique de la vision vers deux sites du tronc cérébral. Le premier de ces sites est un groupe de cellules qui contrôle la taille des pupilles en réponse à l'intensité de la lumière. Les informations concernant les cibles en mouvement et les informations qui régissent le balayage des yeux se rendent à un deuxième site du tronc cérébral, un noyau appelé colliculus supérieur. Le colliculus supérieur est responsable du déplacement des yeux par petits sauts, appelés mouvements saccadés. Ces mouvements permettent au cerveau de percevoir une série d'images relativement fixes résolvant le problème de flou qui se produit lors du regard. Ainsi, les humains ne regardent pas une scène de façon statique. Au lieu de cela, les yeux bougent, recherchant des parties intéressantes d'une scène et construisant une carte mentale s'y référant. Déplacement de l'œil pour que les petites parties de la scène soient remarquées avec une plus grande résolution.

Perception de la profondeur

La vision en profondeur implique la conversion d'images bidimensionnelles en images tridimensionnelles. La rétine étant bidimensionnelle, la perception d'un monde tridimensionnel dépend de l'obtention d'informations sur la distance.

Bien que différentes façons de percevoir la profondeur dépendent des signaux monoculaires (perspective, taille relative de la rétine, etc.), la binocularité est une tendance montrée par les neurones du cortex strié. La vision binoculaire nous donne une meilleure perception de la profondeur grâce au processus de vision stéréoscopique ou de stéréopsie.

Lorsqu'un objet apparaît dans le champ visuel, les mouvements oculaires sont chargés de diriger l'attention sur lui. Lorsque le stimulus est projeté sur les deux foveas, il y a perception d'une image unique (fusion binoculaire).

La disparité binoculaire est à la base de la vision de profondeur.

En raison de la séparation horizontale entre les deux yeux, chaque rétine reçoit une image légèrement différente du monde qui nous entoure. Ces différences sont appelées disparité rétinienne.

Écorce d'association

En dehors de V1, il existe de nombreuses autres zones corticales qui participent à la perception visuelle, elles sont appelées zones visuelles d'association ou cortex strié supplémentaire. Dans ces zones hiérarchisées, les informations des modules individuels de V1 sont combinées (bien que certaines de ces zones d'association reçoivent des entrées directes du NGL); par conséquent, sa fonction est que nous avons une perception complète des objets visuels et des scènes.

Beaucoup de ces domaines d'association sont encore très inconnus, mais ce qui devient clair, c'est qu'il existe deux courants majeurs de traitement cortical visuel:

  • Courant ventral: de V1 au lobe temporal inférieur. Rôle important dans la reconnaissance d'objets.
  • Courant dorsal: de V1 au lobe pariétal postérieur. Rôle important dans la vision spatiale.

Zone visuelle secondaire ou V2

En tout état de cause, la divergence des informations dans tous les grands courants proviendrait de la zone V2 (zone 18 Brodmann). V2 est la zone adjacente à V1, et la plupart de ses neurones ont des propriétés très similaires à celles des neurones V1. Il semble que beaucoup de vos cellules répondent à des contours illusoires.

Perception de la couleur et de la forme

La zone appelée V4 a été découverte par Zeki (1973) qui a identifiéneurones avec une sélectivité chromatique très marquée. La plupart de ses références proviennent de V2 et V3.

Il est actuellement admis que V4 participe à l'analyse de la couleur et de la forme. Les cellules V4 aident à maintenir la constance des couleurs.

Nous comprenons comment constance des couleurs perception stable des couleurs des objets, malgré les variations de la composition spectrale de l'éclairage qu'elle affecte. L'organisation des champs récepteurs des neurones V4 (grands et avec une organisation chromatique antagoniste) aide à réduire les changements d'éclairage de l'environnement qui affectent un objet donné.

Échantillon de stimuli qui provoquent une forte activation des cellules V4.

Les lésions bilatérales de V4 provoquent des altérations de la capacité de discrimination des couleurs et de la capacité de distinguer les motifs et les orientations.

La zone V4 fait saillie vers le cortex inférotemporal; Par conséquent, nous parlons de courant ventral.

C’est précisément dans cortex temporal inférieur à la reconnaissance des modèles visuels et à l'identification d'objets particuliers.

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