Vision 2 Les voies visuelles

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Coraline Charbonneau
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1 Vision 2 Les voies visuelles Dr Jean-François Vibert Département de Physiologie Faculté de Médecine P&M Curie, site Saint-Antoine J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 1

2 Les voies visuelles Gauche Droite 11 Cécité droite 1 22 Hémianopsie bitemporale 2 33 Hémianopsie homonyme gauche Cécités partielles 6 J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC 66 Vision 2 (30/03/2006) 2

homonyme gauche 3 44 5 4 55 Cécités partielles 6

3 Les 2 voies visuelles X et Y Rétine W CGL CS/TQA Pulvinar Aire 17 Aire 18/19 V1 V2, 3, 4, 5 Cortex Pariétal Cortex Temporal Vision ambiante Vision focale PG V5 V4 V3 et V5 sont enfouies V2 V1 TE J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 3

Vision ambiante Vision focale PG V5 V4 V3 et V5 sont enfouies

4 Le Corps Genouillé Latéral Désoxyglucose au C* 14 J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 4

5 Le Corps Genouillé Latéral CGL Cortex visuel primaire Nerf optique CGL Radiations optiques 4c Chiasma optique Aires visuelles V1/V2 CGL Corne latérale V1/V2 Anse de Meyer Scissure calcarine J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 5

visuelles V1/V2 CGL Corne latérale V1/V2 Anse de Meyer

6 Rétinotopie Gauche Droit Informations transitant par l anse de Meyer J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 6

7 Les aires visuelles V1 J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 7

8 Colonnes de dominance 400 microns J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 8

9 Expérimentation J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 9

10 Colonnes d orientation 600 microns J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 10

11 Organisation du cortex visuel Droit 1 Gauche Blobs Couche 4C µm Colonnes de dominance 400 µm 600 µm Colonnes d orientation J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 11

12 Cellules simple et complexe Aire 17 V1 Champs récepteurs Aire 18 V2 Réponse de cellule simple Réponse de cellule complexe J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 12

13 Cellule simple Activée par une barre oblique de largeur donnée. Aire 17 Rétine CGL Aire 17 (V1) Aire 18 (V2) V1 t1 Sommation spatiale J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 13

14 Cellule complexe Activée par une barre oblique de largeur donnée se déplaçant dans une direction donnée. Rétine CGL Aire 17 (V1) Aire 18 (V2) Aire 18 V2 t2 Sommation temporelle J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 14

Rétine CGL Aire 17 (V1) Aire 18 (V2) Aire 18 V2 t2

15 Cellule hypercomplexe Activée par un rapport de surfaces (angle) clair/sombre se déplaçant dans une direction donnée. Champ récepteur inhibiteur excitateur Aire 19 V4 Réponse de cellule J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) hypercomplexe 15

Champ récepteur inhibiteur excitateur Aire 19 V4 Réponse de

16 Vision des couleurs les blobs (portions spéciales du cortex) dévolues à la vision des couleurs. aires 17 à 19, cellules qui obéissent au mêmes principes de convergence croissante. les variables impliquées étant au nombre de trois (bleu, vert, rouge), la combinatoire est plus complexe. cellules à opposition simple répondant au rouge au centre et au vert en périphérie les cellules à opposition double, inhibées par le vert au centre et le rouge en périphérie excitées par le rouge au centre et le vert en périphérie des cellules simples à une bande verte sur fond rouge... J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 16

les variables impliquées étant au nombre de trois (bleu, vert, rouge), la combinatoire est plus complexe.

17 Le trichromatisme J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 17

18 Vision des couleurs Jaune : Magenta : Cyan : Rouge + Vert Rouge + Bleu Bleu + Vert Doublets : J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 18 Vert-Rouge Vert-Magenta Rouge-Cyan Jaune -Bleu

19 Les canaux de traitement V1 V2 V3 : Forme V4 : Couleur V5 : Mouvement J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 19

20 Les voies lentes et rapides M 1 RAPIDE V1 LENT J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 20

21 Temps de réaction Centre moteur Prise de décision 150 ms FA 180 ms PréMot 50 ms Formes visuelles simples 120 ms PréFr 40 ms CGL CGL ITpos t 100 ms V4 V2 V1 ITant Formes visuelles intermédiaires 240 ms Formes visuelles complexes 200 ms J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 21

22 Fonctions non visuelles Le système visuel est aussi impliqué dans des fonctions sans rapport direct avec le fait de voir. Equilibration Il aide à juger de l environnement et à garder son équilibre, position de l horizon et des objets connus comme étant verticaux, comme les murs, ou les arbres. Cette propriété compense très correctement les éventuelles défaillances du système vestibulaire ou du cervelet Ces propriétés sont exploitées lors des examens neurologiques, lorsque l on demande au sujet de fermer les yeux afin de juger de l état de l appareil vestibulaire ou du cervelet sans risque de compensation visuelle du déficit. De nombreux effets spéciaux au cinéma ou dans les parcs d attraction utilisent également ces propriétés pour créer des illusions. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 22

23 Fonctions non visuelles Synchronisation de l horloge circadienne Une autre fonction importante concerne la synchronisation du rythme circadien (environ 24h) avec l alternance jour/nuit. Le rythme circadien implique entre autre une structure hypothalamique appelée Noyau Supra Chiasmatique (NSC), mais aussi d autres comme l épiphyse. Le signal synchronisant de l alternance jour/nuit vient de la rétine, et suit deux voies. L une est directe, rétino-hypothalamique, et des axones des cellules ganglionnaires arrivent directement dans la région ventro-latérale du NSC transmetteurs : glutamate et substance P. La seconde voie est indirecte, rétino-géniculo-hypothalamique, faisant relais au niveau du feuillet intergéniculé thalamique avant d arriver sur le NSC (transmetteurs : neuropeptide Y et GABA). L intégrité de la voie directe est indispensable à la synchronisation de l horloge circadienne, alors que la voie indirecte n a qu un rôle modulateur. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 23

24 Explorations fonctionnelles Potentiel évoqué visuel (PEV) On étudie les PEV en enregistrant les modifications de l'activité cérébrale liées à une stimulation sensorielle visuelle. Ces modifications sont enregistrées par des électrodes de surface sous forme de champs électriques. Le PEV normal comporte une onde positive survenant environ 100 ms après le stimulus. Elle est appelée P100. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 24

25 Explorations fonctionnelles Les PEV ont deux types d'indications : Ophtalmologiques : devant toute baisse brutale de l'acuité visuelle ou à la recherche d'une atteinte du nerf optique (névrite optique rétrobulbaire de la sclérose en plaques). Neurologiques : lors de la recherche ou du bilan de maladies neurologiques pouvant avoir un retentissement sur les voies optiques intracérébrales (sclérose en plaques, accidents vasculaires cérébraux, traumatismes crâniens ). Les PEV renseignent sur le fonctionnement des voies nerveuses optiques à partir du nerf optique jusqu'aux structures intracérébrales. Les modifications de latence et d'amplitude des PEV indiquent l'existence de lésions des voies optiques. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 25

26 Troubles de la vision des couleurs Achromate Manque les pigments Dichromate Manque un pigment Trichromate anormal Pigment déficient Cônes Rouges Protanope Protanomal Cônes Verts Achromate (monochromate) Deutéranope Deutéranomal Cônes Tritanope Tritanomal Bleus J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 26

27 J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 27

28 Explorations fonctionnelles Vision des couleurs Tests de Ishihara Le 5 normalement visible devient un 2 chez certains dyschormates. Le 8 devient un 3 chez d autres. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 28

29 Test de classement de Farnworth Individu normal Individu Deutan J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 29

30 Illusions d optique J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 30

31 C est pareil J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 31

32 RUBICK s CUBE x x x J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 32

33 C est pareil x x x J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 33

34 Fixez la croix blanche J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 34

35 ?... J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 35

36 Illusion cognitive J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 36

37 Et pourtant c est connu J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 37

38 Conclusion (1) On passe du niveau du pixel à l'image grâce à une convergence progressive en utilisant une économie de moyen remarquable seulement 7 synapses pour passer du pixel à la forme grâce aux propriétés de réseaux engendrées par le précâblage anatomique des circuits neuronaux La simple hiérarchie de niveaux ne suffit pas à rendre compte de efficacité de traitement de l'information effectué par le système visuel. J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 38

39 Conclusion (2) Conjointement, plusieurs canaux de traitement fonctionnent en parallèle convergent pour construire des images perceptuelles intégrant forme, couleur, mouvement, elles même intégrées à un niveau supérieur dans le contexte informationnel du moment, ou à l'activité en cours (adaptation des mouvements du corps à l'environnement, marche, préhension, etc.). J-F Vibert Saint-Antoine, UPMC Vision 2 (30/03/2006) 39

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