Traitement central

14.2 Traitement central

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez capable de :

  • Décrire les voies que les systèmes sensoriels suivent pour entrer dans le système nerveux central
  • Différencier les deux principales voies ascendantes dans la moelle épinière
  • Décrire la voie de l'apport somatosensoriel du visage et la comparer aux voies ascendantes dans la moelle épinière
  • Expliquer les représentations topographiques des informations sensorielles dans au moins deux systèmes
  • Décrire deux voies de traitement visuel et les fonctions associées à chacune

Voies sensorielles

Des régions spécifiques du SNC coordonnent différents processus somatiques en utilisant les entrées sensorielles et les sorties motrices des nerfs périphériques. Un cas simple est un réflexe causé par une synapse entre l'axone d'un neurone sensitif dorsal et un neurone moteur dans la corne ventrale. Des arrangements plus complexes sont possibles pour intégrer les informations sensorielles périphériques avec des processus supérieurs. Les régions importantes du SNC qui jouent un rôle dans les processus somatiques peuvent être séparées en moelle épinière, tronc cérébral, diencéphale, cortex cérébral et structures sous-corticales.

Moelle épinière et tronc cérébral

Une voie sensorielle qui transporte les sensations périphériques vers le cerveau est appelée une voie ascendante, ou faisceau ascendant. Les diverses modalités sensorielles suivent chacune des voies spécifiques à travers le SNC. Les stimuli tactiles et autres stimuli somatosensoriels activent les récepteurs dans la peau, les muscles, les tendons et les articulations de tout le corps. Cependant, les voies somatosensorielles sont divisées en deux systèmes distincts en fonction de l'emplacement des neurones récepteurs. Les stimuli somatosensoriels provenant d'en dessous du cou passent le long des voies sensorielles de la moelle épinière, tandis que les stimuli somatosensoriels de la tête et du cou voyagent à travers les nerfs crâniens, plus précisément le système trigéminal.

Le système des colonnes dorsales (parfois appelé colonne dorsale-lemnisque médial) et le faisceau spinothalamique sont deux voies majeures qui acheminent les informations sensorielles vers le cerveau (Figure 14.19). Les voies sensorielles de chacun de ces systèmes sont composées de trois neurones successifs.

Le système des colonnes dorsales commence par l'axone d'un neurone du ganglion de la racine dorsale entrant dans la racine dorsale et rejoignant la substance blanche de la colonne dorsale dans la moelle épinière. Lorsque les axones de cette voie entrent dans la colonne dorsale, ils adoptent un arrangement positionnel de sorte que les axones des niveaux inférieurs du corps se positionnent médialement, tandis que les axones des niveaux supérieurs du corps se positionnent latéralement. La colonne dorsale est séparée en deux faisceaux composants, le fasciculus gracilis qui contient les axones des jambes et de la partie inférieure du corps, et le fasciculus cuneatus qui contient les axones de la partie supérieure du corps et des bras.

Les axones de la colonne dorsale se terminent dans les noyaux de le bulbe rachidien, où chacun fait synapse avec le deuxième neurone de sa voie respective. Le noyau gracile est la cible des fibres du fasciculus gracilis, tandis que le noyau cunéiforme est la cible des fibres du fasciculus cuneatus. Le deuxième neurone du système se projette à partir de l'un des deux noyaux, puis décusse, ou traverse la ligne médiane de le bulbe rachidien. Ces axones continuent ensuite à monter le tronc cérébral sous forme d'un faisceau appelé lemnisque médial. Ces axones se terminent dans le thalamus, où chacun fait synapse avec le troisième neurone de sa voie respective. Le troisième neurone du système projette ses axones vers le gyrus postcentral du cortex cérébral, où les stimuli somatosensoriels sont initialement traités et où la perception consciente du stimulus se produit.

Le faisceau spinothalamique commence également par des neurones dans un ganglion de la racine dorsale. Ces neurones étendent leurs axones vers la corne dorsale, où ils font synapse avec le deuxième neurone de leur voie respective. Le nom « spinothalamique » vient de ce deuxième neurone, dont le corps cellulaire se trouve dans la substance grise de la moelle épinière et qui se connecte au thalamus. Les axones de ces deuxièmes neurones décussent au sein de la moelle épinière, puis ils montent vers le cerveau et entrent dans le thalamus où chacun fait synapse avec le troisième neurone de sa voie respective. Les neurones du thalamus projettent ensuite leurs axones vers le cortex somatosensoriel du gyrus postcentral du cortex cérébral.

Ces deux systèmes sont similaires en ce qu'ils commencent tous deux par des cellules du ganglion de la racine dorsale, comme la plupart des informations sensorielles générales. Le système des colonnes dorsales est principalement responsable des sensations tactiles et de la proprioception, tandis que la voie du faisceau spinothalamique est principalement responsable des sensations de douleur et de température. Une autre similitude est que les deuxièmes neurones de ces deux voies sont controlatéraux, car ils se projettent à travers la ligne médiane vers l'autre côté du cerveau ou de la moelle épinière. Dans le système des colonnes dorsales, cette décussation a lieu dans le tronc cérébral ; dans la voie spinothalamique, elle a lieu dans la moelle épinière au même niveau spinal où l'information est entrée. Les troisièmes neurones des deux voies sont essentiellement les mêmes. Dans les deux cas, le deuxième neurone fait synapse dans le thalamus, et le neurone thalamique se projette vers le cortex somatosensoriel.

Le panneau de gauche montre le système des colonnes dorsales et sa connexion au cerveau. La colonne de droite montre le faisceau spinothalamique et sa connexion au cerveau.
Figure 14.19 Vue antérieure des voies sensorielles ascendantes de la moelle épinière Le système des colonnes dorsales et le faisceau spinothalamique sont les principales voies ascendantes qui relient la périphérie au cerveau.

La voie trigéminale transporte les informations somatosensorielles du visage, de la tête, de la bouche et de la cavité nasale. Comme pour les faisceaux nerveux précédemment discutés, les voies sensorielles de la voie trigéminale impliquent chacune trois neurones successifs. Premièrement, les axones du ganglion trigéminal entrent dans le tronc cérébral au niveau du pont. Ces axones se projettent vers l'un des trois emplacements. Le noyau spinal du trijumeau de le bulbe rachidien reçoit des informations similaires à celles transportées par le faisceau spinothalamique, telles que les sensations de douleur et de température. D'autres axones vont soit au noyau sensitif principal dans le pont, soit aux noyaux mésencéphaliques dans le mésencéphale. Ces noyaux reçoivent des informations similaires à celles transportées par le système des colonnes dorsales, telles que le toucher, la pression, les vibrations et la proprioception. Les axones du deuxième neurone décussent et montent vers le thalamus le long du faisceau trigéminothalamique. Dans le thalamus, chaque axone fait synapse avec le troisième neurone de sa voie respective. Les axones du troisième neurone se projettent ensuite du thalamus vers le cortex somatosensoriel primaire du cerveau.

La voie sensorielle de la gustation voyage le long des nerfs crâniens facial et glossopharyngien, qui font synapse avec les neurones du noyau solitaire dans le tronc cérébral. Les axones du noyau solitaire se projettent ensuite vers le noyau ventro-postérieur du thalamus. Enfin, les axones du noyau ventro-postérieur se projettent vers le cortex gustatif du cortex cérébral, où le goût est traité et consciemment perçu.

La voie sensorielle de l'audition voyage le long du nerf vestibulocochléaire, qui fait synapse avec les neurones des noyaux cochléaires de le bulbe rachidien supérieure. Au sein du tronc cérébral, les entrées de chaque oreille sont combinées pour extraire les informations de localisation des stimuli auditifs. Alors que les stimuli auditifs initiaux reçus au niveau de la cochlée représentent strictement la fréquence – ou la hauteur – des stimuli, les emplacements des sons peuvent être déterminés en comparant les informations arrivant aux deux oreilles.

La localisation sonore est une caractéristique du traitement central dans les noyaux auditifs du tronc cérébral. La localisation sonore est réalisée par le cerveau qui calcule la différence de temps interaurale et la différence d'intensité interaurale. Un son provenant d'un emplacement spécifique arrivera à chaque oreille à des moments différents, à moins que le son ne soit directement devant l'auditeur. Si la source sonore est légèrement à gauche de l'auditeur, le son arrivera à l'oreille gauche des microsecondes avant d'arriver à l'oreille droite (Figure 14.20). Cette différence de temps est un exemple de différence de temps interaurale. De plus, le son sera légèrement plus fort dans l'oreille gauche que dans l'oreille droite car certaines des ondes sonores atteignant l'oreille opposée sont bloquées par la tête. C'est un exemple de différence d'intensité interaurale.

Le panneau supérieur montre une personne entendant une source sonore qui arrive à ses deux oreilles en même temps avec la même intensité. Le panneau inférieur montre une source sonore qui n'est pas centrée et arrive à des moments différents avec des intensités différentes dans chaque oreille.
Figure 14.20 Mécanismes du tronc cérébral auditif pour la localisation sonore La localisation sonore dans le plan horizontal est réalisée par le traitement dans les noyaux bulbe rachidienires du système auditif. Les connexions entre les neurones de chaque côté sont capables de comparer de très légères différences dans les stimuli sonores qui arrivent à chaque oreille et représentent les différences de temps et d'intensité interaurales.

Le traitement auditif se poursuit vers un noyau du mésencéphale appelé colliculus inférieur. Les axones du colliculus inférieur se projettent vers deux emplacements, le thalamus et le colliculus supérieur. Le noyau géniculé médial du thalamus reçoit les informations auditives, puis projette ces informations vers le cortex auditif dans le lobe temporal du cortex cérébral. Le colliculus supérieur reçoit des entrées des systèmes visuel et somatosensoriel, ainsi que des oreilles, pour initier la stimulation des muscles qui tournent la tête et le cou vers le stimulus auditif.

L'équilibre est coordonné par le système vestibulaire, dont les nerfs sont composés d'axones du ganglion vestibulaire qui transportent les informations de l'utricule, du saccule et des canaux semi-circulaires. Le système contribue au contrôle des mouvements de la tête et du cou en réponse aux signaux vestibulaires. Une fonction importante du système vestibulaire est de coordonner les mouvements des yeux et de la tête pour maintenir l'attention visuelle. La plupart des axones se terminent dans les noyaux vestibulaires de le bulbe rachidien. Certains axones se projettent directement du ganglion vestibulaire vers le cervelet, sans synapse intermédiaire dans les noyaux vestibulaires. Le cervelet est principalement responsable de l'initiation des mouvements basés sur les informations d'équilibre.

Les neurones des noyaux vestibulaires projettent leurs axones vers des cibles dans le tronc cérébral. Une cible est la formation réticulaire, qui influence les fonctions respiratoires et cardiovasculaires en relation avec les mouvements corporels. Une deuxième cible des axones des neurones des noyaux vestibulaires est la moelle épinière, qui initie les réflexes spinaux impliqués dans la posture et l'équilibre. Pour aider le système visuel, les fibres des noyaux vestibulaires se projettent vers les noyaux oculomoteur, trochléaire et abducens pour influencer les signaux envoyés le long des nerfs crâniens. Ces connexions constituent la voie du réflexe vestibulo-oculaire, qui compense les mouvements de la tête et du corps en stabilisant les images sur la rétine (Figure 14.21). Enfin, les noyaux vestibulaires se projettent vers le thalamus pour rejoindre la voie proprioceptive du système des colonnes dorsales, permettant la perception consciente de l'équilibre.

Cette image montre comment l'excitation des muscles oculaires d'un côté, l'inhibition de ces muscles de l'autre côté, et les mouvements oculaires compensatoires fonctionnent ensemble dans le réflexe vestibulo-oculaire.
Figure 14.21 Réflexe vestibulo-oculaire Les connexions entre le système vestibulaire et les nerfs crâniens contrôlant le mouvement oculaire maintiennent les yeux centrés sur un stimulus visuel, même lorsque la tête bouge. Pendant le mouvement de la tête, les muscles oculaires déplacent les yeux dans la direction opposée au mouvement de la tête, maintenant le stimulus visuel centré dans le champ de vision.

Les connexions du nerf optique sont plus compliquées que celles des autres nerfs crâniens. Au lieu que les connexions soient entre chaque œil et le cerveau, les informations visuelles sont séparées entre les côtés gauche et droit du champ visuel. De plus, une partie des informations d'un côté du champ visuel se projette vers le côté opposé du cerveau. Dans chaque œil, les axones se projetant du côté médial de la rétine décussent au niveau du chiasma optique. Par exemple, les axones de la rétine médiale de l'œil gauche traversent vers le côté droit du cerveau au niveau du chiasma optique. Cependant, dans chaque œil, les axones se projetant du côté latéral de la rétine ne décussent pas. Par exemple, les axones de la rétine latérale de l'œil droit se projettent vers le côté droit du cerveau. Par conséquent, le champ de vision gauche de chaque œil est traité du côté droit du cerveau, tandis que le champ de vision droit de chaque œil est traité du côté gauche du cerveau (Figure 14.22).

Cette image montre les champs visuels droit et gauche dans le cerveau. Elle décrit comment les champs optiques se projettent sur différents côtés du cerveau.
Figure 14.22 Ségrégation de l'information du champ visuel au niveau du chiasma optique L'information controlatérale du champ visuel provenant de la rétine latérale se projette vers le cerveau ipsilatéral, tandis que l'information ipsilatérale du champ visuel doit décusser au niveau du chiasma optique pour atteindre le côté opposé du cerveau. (Notez qu'il s'agit d'une vue inférieure.)

Une présentation clinique unique liée à cet arrangement anatomique est la perte de la vision périphérique latérale, connue sous le nom d'hémianopsie bilatérale. Ceci est différent de la « vision en tunnel » car les champs périphériques supérieur et inférieur ne sont pas perdus. Les déficits du champ visuel peuvent être perturbants pour un patient, mais dans ce cas, la cause ne se trouve pas dans le système visuel lui-même. Une croissance de l'hypophyse exerce une pression sur le chiasma optique et interfère avec la transmission du signal. Cependant, les axones se projetant vers le même côté du cerveau ne sont pas affectés. Par conséquent, le patient perd les zones les plus externes de son champ de vision et ne peut pas voir les objets à sa droite et à sa gauche.

S'étendant du chiasma optique, les axones du système visuel sont appelés le tractus optique au lieu du nerf optique. Le tractus optique a trois cibles majeures, deux dans le diencéphale et une dans le mésencéphale. La connexion entre les yeux et le diencéphale est démontrée pendant le développement, au cours duquel le tissu neural de la rétine se différencie de celui du diencéphale par la croissance des vésicules secondaires. Les connexions de la rétine au SNC sont un vestige de cette association développementale. La majorité des connexions du tractus optique se font vers le thalamus, plus précisément le noyau géniculé latéral. Les axones de ce noyau se projettent ensuite vers le cortex visuel du cerveau, situé dans le lobe occipital. Une autre cible du tractus optique est le colliculus supérieur.

De plus, un très petit nombre d'axones de CGR se projettent du chiasma optique vers le noyau suprachiasmatique de l'hypothalamus. Ces CGR sont photosensibles, en ce sens qu'elles répondent à la présence ou à l'absence de lumière. Contrairement aux photorécepteurs, cependant, ces CGR photosensibles ne peuvent pas être utilisées pour percevoir des images. En répondant simplement à l'absence ou à la présence de lumière, ces CGR peuvent envoyer des informations sur la durée du jour. La proportion perçue de lumière solaire par rapport à l'obscurité établit le rythme circadien de notre corps, permettant à certains événements physiologiques de se produire approximativement à la même heure chaque jour.

Diencéphale

Le diencéphale est situé sous le cerveau et comprend le thalamus et l'hypothalamus. Dans le système nerveux somatique, le thalamus est un relais important pour la communication entre le cerveau et le reste du système nerveux. L'hypothalamus a des fonctions somatiques et autonomes. De plus, l'hypothalamus communique avec le système limbique, qui contrôle les émotions et les fonctions de mémoire.

Les entrées sensorielles vers le thalamus proviennent de la plupart des sens spécialisés et des faisceaux somatosensoriels ascendants. Chaque système sensoriel est relayé par un noyau particulier du thalamus. Le thalamus est un point de transfert obligatoire pour la plupart des faisceaux sensoriels qui atteignent le cortex cérébral, où commence la perception sensorielle consciente. La seule exception à cette règle est le système olfactif. Les axones du tractus olfactif provenant du bulbe olfactif se projettent directement vers le cortex cérébral, ainsi que vers le système limbique et l'hypothalamus.

Le thalamus est une collection de plusieurs noyaux qui peuvent être classés en trois groupes anatomiques. La substance blanche traversant le thalamus définit les trois régions majeures du thalamus, qui sont un noyau antérieur, un noyau médial et un groupe latéral de noyaux. Le noyau antérieur sert de relais entre l'hypothalamus et le système limbique producteur d'émotions et de mémoire. Les noyaux médiaux servent de relais pour les informations provenant du système limbique et des ganglions de la base vers le cortex cérébral. Cela permet la création de mémoire pendant l'apprentissage, mais détermine également la vigilance. Les sens spécialisés et somatiques se connectent aux noyaux latéraux, où leurs informations sont relayées vers le cortex sensoriel approprié du cerveau.

Traitement cortical

Comme décrit précédemment, de nombreux axones sensoriels sont positionnés de la même manière que leurs cellules réceptrices correspondantes dans le corps. Cela permet d'identifier la position d'un stimulus en fonction des cellules réceptrices qui envoient des informations. Le cortex cérébral maintient également cette topographie sensorielle dans les zones particulières du cortex qui correspondent à la position des cellules réceptrices. Le cortex somatosensoriel fournit un exemple dans lequel, en substance, les emplacements des récepteurs somatosensoriels dans le corps sont cartographiés sur le cortex somatosensoriel. Cette cartographie est souvent représentée à l'aide d'un homoncule sensoriel (Figure 14.23).

Le terme homoncule vient du mot latin signifiant « petit homme » et fait référence à une carte du corps humain qui est étalée sur une partie du cortex cérébral. Dans le cortex somatosensoriel, les organes génitaux externes, les pieds et les jambes inférieures sont représentés sur la face médiale du gyrus au sein de la fissure longitudinale. À mesure que le gyrus sort de la fissure et le long de la surface du lobe pariétal, la carte corporelle continue à travers les cuisses, les hanches, le tronc, les épaules, les bras et les mains. La tête et le visage sont juste latéraux aux doigts à mesure que le gyrus approche du sillon latéral. La représentation du corps dans cette carte topographique est médiale à latérale du bas vers le haut du corps. C'est une continuation de l'arrangement topographique observé dans le système des colonnes dorsales, où les axones de la partie inférieure du corps sont transportés dans le fasciculus gracilis, tandis que les axones de la partie supérieure du corps sont transportés dans le fasciculus cuneatus. À mesure que le système des colonnes dorsales se poursuit dans le lemnisque médial, ces relations sont maintenues. De plus, les axones de la tête et du cou allant des noyaux trigéminaux au thalamus courent adjacents aux fibres du haut du corps. Les connexions à travers le thalamus maintiennent la topographie de sorte que l'information anatomique est préservée. Notez que cette correspondance ne donne pas une version parfaitement miniature du corps, mais exagère plutôt les zones plus sensibles du corps, telles que les doigts et la partie inférieure du visage. Les zones moins sensibles du corps, telles que les épaules et le dos, sont cartographiées sur des zones plus petites du cortex.

Cette image montre les zones du cerveau qui contrôlent et répondent aux différents sens.
Figure 14.23 L'homoncule sensoriel Une représentation caricaturale de l'homoncule sensoriel arrangée adjacente à la région corticale où le traitement a lieu.

De même, la relation topographique entre la rétine et le cortex visuel est maintenue tout au long de la voie visuelle. Le champ visuel est projeté sur les deux rétines, comme décrit ci-dessus, avec un tri au niveau du chiasma optique. Le champ visuel périphérique droit tombe sur la portion médiale de la rétine droite et la portion latérale de la rétine gauche. La rétine médiale droite se projette ensuite à travers la ligne médiane via le chiasma optique. Il en résulte que le champ visuel droit est traité dans le cortex visuel gauche. De même, le champ visuel gauche est traité dans le cortex visuel droit (voir Figure 14.22). Bien que le chiasma aide à trier les informations visuelles droite et gauche, les informations visuelles supérieures et inférieures sont maintenues topographiquement dans la voie visuelle. La lumière du champ visuel supérieur tombe sur la rétine inférieure, et la lumière du champ visuel inférieur tombe sur la rétine supérieure. Cette topographie est maintenue de sorte que la région supérieure du cortex visuel traite le champ visuel inférieur et vice versa. Par conséquent, les informations du champ visuel sont inversées et renversées lorsqu'elles entrent dans le cortex visuel — le haut est en bas, et la gauche est à droite. Cependant, le cortex traite les informations visuelles de sorte que la perception consciente finale du champ visuel est correcte. La relation topographique est évidente en ce que les informations de la région fovéale de la rétine sont traitées au centre du cortex visuel primaire. Les informations des régions périphériques de la rétine sont traitées en conséquence vers les bords du cortex visuel. Similaire aux exagérations de l'homoncule sensoriel du cortex somatosensoriel, la zone de traitement fovéal du cortex visuel est disproportionnellement plus grande que les zones traitant la vision périphérique.

Dans une expérience réalisée dans les années 1960, des sujets portaient des lunettes à prisme de sorte que le champ visuel était inversé avant d'atteindre l'œil. Le premier jour de l'expérience, les sujets se baissaient en s'approchant d'une table, pensant qu'elle était suspendue au plafond. Cependant, après quelques jours d'acclimatation, les sujets se comportaient comme si tout était représenté correctement. Par conséquent, le cortex visuel est quelque peu flexible dans son adaptation aux informations qu'il reçoit de nos yeux (Figure 14.24).

Cette image montre la cartographie des champs visuels droit et gauche sur le cerveau. Elle explique également comment le cerveau fusionne les images des deux champs visuels.
Figure 14.24 Cartographie topographique de la rétine sur le cortex visuel Le champ visuel se projette sur la rétine à travers les cristallins et tombe sur les rétines comme une image inversée et renversée. La topographie de cette image est maintenue à mesure que l'information visuelle traverse la voie visuelle jusqu'au cortex.

Le cortex a été décrit comme ayant des régions spécifiques responsables du traitement d'informations spécifiques ; il y a le cortex visuel, le cortex somatosensoriel, le cortex gustatif, etc. Cependant, notre expérience de ces sens n'est pas divisée. Au lieu de cela, nous expérimentons ce que l'on peut appeler une perception continue. Nos perceptions des diverses modalités sensorielles — bien que distinctes dans leur contenu — sont intégrées par le cerveau afin que nous expérimentions le monde comme un tout continu.

Dans le cortex cérébral, le traitement sensoriel commence au cortex sensoriel primaire, puis se poursuit vers une aire associative, et enfin, dans une aire d'intégration multimodale. Par exemple, la voie visuelle se projette des rétines à travers le thalamus vers le cortex visuel primaire dans le lobe occipital. Cette zone se trouve principalement dans la paroi médiale au sein de la fissure longitudinale. Ici, les stimuli visuels commencent à être reconnus comme des formes de base. Les bords des objets sont reconnus et construits en formes plus complexes. De plus, les entrées des deux yeux sont comparées pour extraire des informations de profondeur. En raison du champ de vision superposé entre les deux yeux, le cerveau peut commencer à estimer la distance des stimuli en se basant sur les indices de profondeur binoculaires.

Lien interactif

Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur la façon dont le cerveau perçoit le mouvement en 3D. De même que la disparité rétinienne offre aux spectateurs de films en 3D un moyen d'extraire des informations 3D du champ visuel bidimensionnel projeté sur la rétine, le cerveau peut extraire des informations sur le mouvement dans l'espace en comparant ce que les deux yeux voient. Si le mouvement d'un stimulus visuel est vers la gauche dans un œil et vers la droite dans l'œil opposé, le cerveau l'interprète comme un mouvement vers (ou s'éloignant de) le visage le long de la ligne médiane. Si les deux yeux voient un objet se déplaçant dans la même direction, mais à des vitesses différentes, qu'est-ce que cela signifierait pour le mouvement spatial ?

Lien quotidien

Perception de la profondeur, films en 3D et illusions d'optique

Le champ visuel est projeté sur la surface rétinienne, où les photorécepteurs transforment l'énergie lumineuse en signaux neuronaux que le cerveau doit interpréter. La rétine est une surface bidimensionnelle, elle n'encode donc pas d'informations tridimensionnelles. Cependant, nous pouvons percevoir la profondeur. Comment cela est-il accompli ?

Deux façons d'extraire des informations de profondeur du signal rétinien bidimensionnel sont basées respectivement sur des indices monoculaires et binoculaires. Les indices de profondeur monoculaires sont ceux qui résultent d'informations au sein du champ visuel bidimensionnel. Un objet qui en chevauche un autre doit être devant. Les différences de taille relative sont également un indice. Par exemple, si un ballon de basket apparaît plus grand que le panier, alors le panier doit être plus éloigné. Sur la base de l'expérience, nous pouvons estimer à quelle distance se trouve le panier. Les indices de profondeur binoculaires comparent les informations représentées dans les deux rétines car elles ne voient pas le champ visuel exactement de la même manière.

Les centres des deux yeux sont séparés par une petite distance, qui est d'environ 6 à 6,5 cm chez la plupart des gens. En raison de ce décalage, les stimuli visuels ne tombent pas exactement au même endroit sur les deux rétines à moins que nous ne soyons fixés directement sur eux et qu'ils ne tombent sur la fovéa de chaque rétine. Tous les autres objets du champ visuel, qu'ils soient plus proches ou plus éloignés que l'objet fixé, tomberont à des endroits différents sur la rétine. Lorsque la vision est fixée sur un objet dans l'espace, les objets plus proches tomberont sur la rétine latérale de chaque œil, et les objets plus éloignés tomberont sur la rétine médiale de chaque œil (Figure 14.25). Cela s'observe facilement en tenant un doigt devant votre visage pendant que vous regardez un objet plus distant. Vous verrez deux images de votre doigt qui représentent les deux images disparates qui tombent sur chaque rétine.

Ces indices de profondeur, monoculaires et binoculaires, peuvent être exploités pour faire croire au cerveau qu'il y a trois dimensions dans des informations bidimensionnelles. C'est la base des films en 3D. L'image projetée sur l'écran est bidimensionnelle, mais elle contient des informations disparates. Les lunettes 3D disponibles au cinéma filtrent les informations de sorte qu'un seul œil voit une version de ce qui est à l'écran, et l'autre œil voit l'autre version. Si vous retirez les lunettes, l'image à l'écran aura des quantités variables de flou car les deux yeux voient les deux couches d'informations, et la troisième dimension ne sera pas évidente. Certaines illusions d'optique peuvent également tirer parti des indices de profondeur, bien que celles-ci utilisent plus souvent des indices monoculaires pour tromper le cerveau en lui faisant voir différentes parties de la scène à des profondeurs différentes.

Cette image montre comment l'œil gauche et l'œil droit voient les objets plus proches et plus éloignés.
Figure 14.25 Disparité rétinienne En raison de la distance interoculaire, qui fait que des objets de différentes distances tombent sur des points différents des deux rétines, le cerveau peut extraire la perception de la profondeur des informations bidimensionnelles du champ visuel.

Il existe deux régions principales qui entourent le cortex primaire, généralement appelées aires V2 et V3 (le cortex visuel primaire est l'aire V1). Ces zones environnantes constituent le cortex associatif visuel. Les régions associatives visuelles développent des perceptions visuelles plus complexes en ajoutant des informations de couleur et de mouvement. Les informations traitées dans ces zones sont ensuite envoyées vers des régions des lobes temporal et pariétal. Le traitement visuel comporte deux flux de traitement distincts : l'un vers le lobe temporal et l'autre vers le lobe pariétal. Ce sont respectivement la voie ventrale et la voie dorsale (Figure 14.26). La voie ventrale identifie les stimuli visuels et leur signification. Comme la voie ventrale utilise des structures du lobe temporal, elle commence à interagir avec le cortex non visuel et peut être importante pour que les stimuli visuels fassent partie des souvenirs. La voie dorsale localise les objets dans l'espace et aide à guider les mouvements du corps en réponse aux entrées visuelles. La voie dorsale entre dans le lobe pariétal, où elle interagit avec les aires corticales somatosensorielles qui sont importantes pour notre perception du corps et de ses mouvements. La voie dorsale peut alors influencer l'activité du lobe frontal où les fonctions motrices prennent leur origine.

Cette image montre le côté du cerveau humain et cartographie différentes régions pour différentes fonctions visuelles.
Figure 14.26 Voies visuelles ventrale et dorsale Du cortex visuel primaire dans le lobe occipital, le traitement visuel se poursuit en deux flux — l'un vers le lobe temporal et l'autre vers le lobe pariétal.

Troubles de...

Cerveau : Prosopagnosie

Les échecs de la perception sensorielle peuvent être inhabituels et débilitants. Un déficit sensoriel particulier qui inhibe une fonction sociale importante chez l'homme est la prosopagnosie, ou cécité faciale. Le mot vient des mots grecs prosopa, qui signifie « visages », et agnosia, qui signifie « ne pas savoir ». Certaines personnes peuvent avoir l'impression de ne pas pouvoir reconnaître facilement les gens par leur visage. Cependant, une personne atteinte de prosopagnosie ne peut pas reconnaître les personnes les plus reconnaissables dans leurs cultures respectives. Elle ne reconnaîtrait pas le visage d'une célébrité, d'une figure historique importante, ou même d'un membre de sa famille comme sa mère. Elle pourrait même ne pas reconnaître son propre visage.

La prosopagnosie peut être causée par un traumatisme cérébral, ou elle peut être présente dès la naissance. La cause exacte de la prosopagnosie et la raison pour laquelle elle touche certaines personnes ne sont pas claires. Une étude des cerveaux de personnes nées avec ce déficit a révélé qu'une région spécifique du cerveau, le gyrus fusiforme antérieur du lobe temporal, est souvent sous-développée. Cette région du cerveau est concernée par la reconnaissance des stimuli visuels et leur association possible avec les souvenirs. Bien que les preuves ne soient pas encore définitives, cette région est susceptible d'être le lieu où se produit la reconnaissance faciale.

Bien que cela puisse être une condition dévastatrice, les personnes qui en souffrent peuvent s'en sortir — souvent en utilisant d'autres indices pour reconnaître les personnes qu'elles voient. Souvent, le son de la voix d'une personne, ou la présence d'indices uniques tels que des traits faciaux distincts (un grain de beauté, par exemple) ou la couleur des cheveux peuvent aider la personne atteinte à reconnaître une personne familière. Dans la vidéo sur la prosopagnosie fournie dans cette section, une femme est montrée ayant du mal à reconnaître les célébrités, les membres de sa famille et elle-même. Dans certaines situations, elle peut utiliser d'autres indices pour l'aider à reconnaître les visages.

Lien interactif

L'incapacité à reconnaître les gens par leur visage est un problème gênant. Elle peut être causée par un traumatisme, ou elle peut être innée. Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur une personne qui a perdu la capacité de reconnaître les visages à la suite d'une blessure. Elle ne peut pas reconnaître les visages de ses proches ou le sien. Quelles autres informations une personne souffrant de prosopagnosie peut-elle utiliser pour savoir qui elle voit ?