1ère S - Travaux Personnels Encadrés
Lycée Saint Joseph du Loquidy
III. 1. Le cortex visuel : centre de traitment
Le cortex visuel occupe le lobe occipital du cerveau et est chargé de traiter les informations visuelles.. L'étude du cortex visuel1 en neurosciences a permis de le découper en une multitudes de sous-régions fonctionnelles (V1, V2, V3, V4, MT, etc.) qui traitent chacune ou collectivement des multiples propriétés des informations provenant des voies visuelles (formes, couleurs, mouvements, etc.). Comme pour les autres sens, la décussation des voies nerveuses fait que la moitié droite du champ visuel est analysée par l'hémisphère gauche et inversement, ce qui explique la latéralisation des troubles visuels résultant d'une lésion cérébrale. Parmi ces troubles, les agnosies visuelles correspondent à l'incapacité de percevoir certaines propriétés d'un stimulus visuel tout en gardant une vision parfaite pour le reste.
III. 1. 1. Des aires V1 et V2 aux aires visuelles associatives (aires prestriées)
Les capacités de distribution de l'information des zones V1 et V2 vers les aires préstriées (zones associatives) résultent de leur organisation anatomique et fonctionnelle.
L'aire V1 est métaboliquement divisée en colonnes de cellules s'étendant de la surface du cortex jusqu'à la substance blanche sous-jacente. Sur des coupes parallèles à la surface, ces colonnes apparaissent comme des taches séparées par des régions moins colorées. Les recherches des scientifiques ont alors montré que les cellules de l'aire V1 sensibles à la couleur sont concentrées dans ces tâches, tandis que les cellules sensibles à la forme sont entre ces tâches. Ces colonnes sont particulièrement nettes dans les couches 2 et 3 de l'aire V1, qui reçoivent les informations provenant des couches parvocellulaires du corps genouillé latéral (partie du cerveau traitant les informations de la rétine). Ces cellules sont sensibles de façon tonique aux stimulis visuels et la majorité d'entre elles code la couleur. Des structures différentes apparaissent dans la couche 4B de l'aire V1 qui reçoit les informations des couches magnocellulaires du corps genouillé latéral. Ces cellules réagissent de façon transitoire aux stimuli visuels et sont insensibles à la couleur. La couche 4B de l'aire V1 se projette vers les aires V3 (forme) et V5 (mouvement). Les cellules de la couche 4B qui se connectent à l'aire V5 sont elles-mêmes regroupées dans de petites zones spécifiques.
L'aire V2 est composée de bandes minces et de bandes épaisses, séparées par des régions claires. Les cellules sensibles à la couleur sont regroupées dans les bandes minces et les cellules sensibles à la direction du mouvement sont dans les bandes larges. Des cellules sensibles à la forme se trouvent à la fois dans les bandes larges et dans les espaces clairs entre les bandes.
Les cellules des aires visuelles V1 et V2 ont de petits champs récepteurs et n'enregistrent que certaines caractéristiques des stimuli apparaissant dans leurs champs. Les aires V1 et V2 découpent le champ visuel et envoient des signaux spécialisées en terme de couleur, forme ou mouvement aux aires d'association.
III. 1. 2. La perception de la forme, du mouvement et de la couleur
Dans l'état actuel des connaissances, on peut dire qu'il existe 4 systèmes qui traitent en parallèle les diverses caractéristiques d'un objet. L'un détecte le mouvement, un autre la couleur, et deux la forme.
La couleur est perçue lorsque les cellules sensibles, présentes dans les colonnes de l'aire V1, envoient des signaux vers l'aire spécialisée V4 et vers les bandes minces de l'aire V2 qui sont connectées à cette dernière. La détection des formes colorées résulte d'échanges de signaux entre les régions inter-taches de V1, les régions inter-bandes de V2 et l'aire V4. La détection du mouvement et des formes en mouvement se fait lorsque les aires V3 et V5 reçoivent des signaux en provenance directe de la couche 4B de l'aire V1 ou par l'intermédiaire des bandes larges de V2.
Système de la couleur : L'aire V4 reçoit des signaux provenant des couches parvocellulaires du corps genouillé latéral et traversent les colonnes de l'aire V1, avant de se diriger vers l'aire V4, soit directement soit en faisant relai dans les bandes minces de l'aire V2.
Système de la forme : L'un des deux systèmes sensibles aux formes tient compte de la couleur, mais l'autre y est insensible. Le premier, dans l'aire V4, sensible à la forme et la couleur, reçoit ses informations des couches parvocellulaires du corps genouillé latéral, à travers les espaces intert-aches de V1 et les espaces inter-bandes de V2.Le second système, dans l'aire V3, détecte plus spécifiquement les formes des objets en mouvements, ses signaux proviennent des couches magnocellulaires du corps genouillé latéral, à travers la couche 4B de l'aire V1 puis l'aire V3, soit directement, soit après un relai dans les bandes larges de V2.
Système de la couleur : L'aire V5 (ou MT) reçoit ses signaux de la rétine, via les couches magnocellulaires du corps genouillé latéral et la couche 4B de l'aire V1. A partir de cette dernière, les signaux sont projettés vers l'aire V5, soit directement, soit en faisant relai dans les bandes larges de V2. Une partie des informations relatives au mouvement part de la rétine vers le système optique accessoire (SAO, système impliqué dans la stabilisation de l'image, voir Les mouvements oculaires.
III. 1. 3. La perception de la forme, du mouvement et de la couleur
Bien que la perception visuelle au niveau du cerveau soit très précise, une question perdure : comment les aires spécialisées interagissent-elles pour fournir finalement une image unifiée ? L'hypothèse la plus simple serait que les aires spécialisées communiquent finalement le résultat de leurs opérations à une aire unique qui synthétiserait toutes ces informations. Mais il n'a jamais été trouvé de structure anatomique de ce genre. Les aires spécialisées se connectent plutôt entre elles. Des recherches actuelles portent sur l'existence de connexions entre toutes les aires, qui permettraient une perception et une compréhension simultanées du monde (et non une intégration à un seul niveau, par regroupement des informations dans une seule aire maîtresse. Nous pouvons en tout cas affirmer l'existense de connexions "réciproques" qui permettent à l'information de circuler dans les deux sens entre des aires différentes, ce qui expliquerait cette harmonisation de l'information visuelle.
Répartition des zones du Cortex visuel