De La Vision Normale A La Vision Artificielle

DE LA VISION NORMALE À LA VISION ARTIFICIELLE

ou comment la recherche fondamentale peut aider aux développements cliniques

INTRODUCTION

Ce à quoi la vision doit faire face :

• La transparence : feu d’artifice, des points de lumière, intensité, couleur et directions différentes se déplacent à partir d’un même point. Flaque d’eau, par transparence on voit des mouvements, des objets les uns sur les autres.

• Occlusion, rotation, translation : manège de parc d’attraction

• Problème de l’ouverture : Les informations qui arrivent au cerveau sont systématiquement ambiguës, illusion d’optique comme les spirales

• Inférence du système

• Fixation spontané du paysage : L’œil bouge 5fois/seconde, la rapidité pose une contrainte énorme, il n’a que 200ms pour extraire l’information. Il s’agit d’une succession de fixation. Les infos de chaque fixation successives sont très différentes : en couleur, intensité, luminosité …

• Il existe beaucoup de pathologies rétiniennes (en augmentation) : scotomes = parties de la rétine qui ne devient plus fonctionnelles comme la rétinopathie, DMLA, RP (cf II.)…

• La zone aveugle du cerveau d’où part la fibre nerveuse cerveau est capable de compléter une partie de l’information jusqu’à un certain point ou il ne peut plus le faire, nécessité de trouver une solution à ces cécités.

I. Le système visuel

L’image de l’objet se reflète en sens inverse sur la rétine (inversion d’image).

L'aire corticale primaire traite l’information qu'elle reçoit du thalamus.

Exemple : tout le champ visuel droit perçut par l’œil droit et gauche projette sur le cortex gauche et inversement.

L’information visuelle traverse la rétine et active les photorécepteurs :

– Les cônes : à réponses rapides et sensibles suivant leur type à différentes gammes de longueur d'ondes de la lumière et permettent donc de voir les couleurs

– Les bâtonnets : plus lents et plus grands, il n'y en a qu'un type (mais qui possède plus de pigments photorécepteurs que le cône), permettant la vision nocturne mais pas la vision des couleurs.

Ces photorécepteurs sont activés par la lumière et liés à des cellules ganglionnaires qui vont émettre un potentiel d’action qui part vers le cerveau via le nerf optique. Forte réponse suite à l’arrivée du stimulus dans le champ visuel.

Remarque : A un endroit de la rétine, même avec une stimulation, on ne perçoit pas de PA : il s’agit de la zone aveugle.

De l'autre côté des photorécepteurs se trouve une couche pigmentée qui empêche la lumière de passer plus.

Un détecteur de contrastes locaux, la rétine travaille avec les contrastes locaux.

Un large ensemble des aires corticales est dédiée à la vision (environ la moitié de la surface corticale chez la macaque, à peu près autant chez l’H). Ces aires sont extrêmement reliées les unes aux autres.

Le système visuel est composé de 2 voies :

• la voie ventrale : identification d’objets

• la voie dorsale : intégration du mouvement

– L'activation est séquentielle, très rapide : en moins de 115ms toutes les zones sont activées (40ms pour le cortex primaire)

– Le traitement et l'extraction se font en parallèle.

Le cortex visuel primaire :

Au niveau du cortex visuel primaire, il y a une modification des champs récepteurs (ils n’ont pas la même forme) : ils sont allongés et sensibles à l’orientation, alors qu’au niveau du thalamus le champ récepteur est à peu près le même qu’au niveau de la rétine.

On a 40 fois plus de neurones dans le cortex primaire que dans la rétine, afin de traiter l’information visuelle primaire.

Représentation rétinotopique : on compte une quinzaine d'aires visuelles rétinotopiques (V1, V2, V3,...) réparties en cartes fonctionnelles.

L’ensemble de l’information visuelle primaire de la rétine est projetée de façon ordonnée dans le cortex visuel primaire :

– Notion d’hypercolonnes : les neurones sont organisés en colonnes dans le cortex et quand on se déplace de colonne en colonne on change d’orientation visuelle.

– Notion de cartes fonctionnelles : (ndlr. on a les cartes médiales-postérieures (V1, V2, V3), les cartes dorsales, les cartes latérales et les cartes ventrales)

Chez les patients qui ont un déficit du cortex visuel primaire :

• Atteinte de V1: vision aveugle. Ils ne voient pas l’objet mais si on leur demande d’imaginer ils retrouvent exactement ou il est dans l’espace. On a besoin de V1 pour avoir une perception consciente.

• Atteinte de la voie dorsale :

– L'aire médiotemporale (MT) : elle contient des neurones sensibles à la direction. Expérience de Morshov et al sur l’aire MT : on observe que dans une colonne, tous les neurones sont associés à une direction et quand on change de colonne, ils sont associés à une autre direction.

Atteinte de MT = Akinétopsie. Impossibilité à percevoir le mouvement des objets dans la partie du champ visuel affectée.

• Atteinte de la voie ventrale :

– L'aire V4 : on a des neurones sélectifs à la couleur. L’organisation y est multi-paramétrique, c’est sûrement la zone corticale la plus compliquée. Elle est encore beaucoup étudiée car elle est très sensible à la tâche qui est

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