Dans ce chapitre nous avançons dans le traitement de l'information et nous nous attacherons à expliquer les Chemin optique.

Depuis l' rétine, le stimulus visuel est encodé en un stimulus électrique et sort de l'œil, passe à la "voie optique", au noyau géniculé latéral et au cerveau, où l'information est recodée et distribuée dans différentes régions du cortex et des zones extrastriées. Voyons ce qui se passe.

Chemin optique

la voie optique

Jusqu'à présent, nous avons vu ce qui se passait dans la rétine, maintenant le signal généré passe par la voie optique et atteint le noyau géniculé latéral (LNG) dans le thalamus, d'où sortiront des fibres qui atteindront principalement le cortex strié des lobes occipitaux.

On pourrait dire que 90% des fibres qui sortent du Nerf optique (NO) atteignent le noyau géniculé latéral, tandis que les 10% restants vont aux Colliculi Supérieurs, responsables de la régulation des mouvements oculaires. Le noyau géniculé latéral reçoit non seulement des fibres du nerf optique, mais également des fibres d'autres structures, telles que le cortex, le tronc cérébral ou d'autres régions du thalamus.

Un fait important qui a été récemment observé est que pour 10 stimuli qui arrivent de la rétine, seuls quatre partent pour le cortex, ce qui signifie que le noyau géniculé latéral fonctionne comme un filtre. C'est aussi un fait différentiel que le noyau géniculé latéral reçoit des fibres des deux yeux, c'est un organe bilatéral, organisé en 6 couches, chacune correspondant à un œil, alternativement, donc un œil envoie des fibres aux couches 1,4 et 6 et l'autre aux couches 2, 3 et 5. 

Dans les couches du noyau géniculé latéral, la carte rétinotopique est maintenue, de sorte que chaque point du noyau géniculé latéral correspond à un point spécifique sur la rétine et, à son tour, un point adjacent dans le noyau géniculé latéral correspondra à un point adjacent sur la rétine.

Types de cellules qui atteignent le noyau géniculé latéral

Il existe trois types de cellules qui atteignent le noyau géniculé latéral depuis la rétine :

  • Cellules P, de la voie parvocellulaire, qui répondent à des stimuli soutenus, avec des synapses dans les couches 3,4,5, 6, XNUMX et XNUMX.
  • Cellules M, de la voie magnocellulaire, qui répondent sous forme de bursts et qui synapsent dans les couches 1 et 2.
  • Cellules K ou koniocellulaire, dont la fonction reste incertaine.

Schiller en 1990 a été le premier à déterminer les fonctions de ces fibres, établissant que la voie magno était sensible au mouvement tandis que la voie parvo était sensible à la détection des couleurs et des détails, fonctionnant comme des canaux indépendants.

La voie optique et le cortex

Les signaux du noyau géniculé latéral transmettent au cortex des informations sur les caractéristiques de la scène visuelle, allant de simples changements d'intensité lumineuse à des motifs complexes, tels que des visages ou des stimuli en mouvement. Toutes ces informations arrivent par différents canaux, la plupart indépendants, c'est pourquoi la première fonction du cortex est d'intégrer toutes les informations jusqu'à ce qu'il ait un "tout" qui représente la scène visuelle.

types de neurones dans le cortex

Dans le cortex, nous trouvons trois types de neurones :

  • Simple
  • Complexe.
  • hyper complexe.

Les Cellules Simples sont de type centre-périphérie mais leur géométrie n'est plus circulaire mais rectangulaire. Fondamentalement, trois types différents sont identifiés, certains avec un centre ON flanqué d'une périphérie OFF, d'autres avec la situation opposée et un troisième groupe qui répond à un bord clair-obscur, lorsqu'il tombe à la frontière entre la région positive et négative.

types de neurones dans le cortex

Une réponse positive sera obtenue lorsque le stimulus tombe sur la zone excitatrice et plus il remplit sa surface, sans envahir la région inhibitrice adjacente, plus la réponse sera puissante, ainsi le stimulus idéal est une bande de lumière située exactement sur la zone + d'excitation (a).

De la même manière, sur la figure (b), nous avons la réponse maximale avec une bande sombre ajustée en taille et en direction de la zone centrale.

Dans la figure (c), la meilleure réponse correspond aux bords de la lumière noire, avec l'orientation précise qui correspond à cette cellule, ainsi la stimulation avec une lumière diffuse n'évoque aucun type de réponse dans aucune des cellules simples décrites.

neurones simples du cortex

Les cellules simples fonctionnent avec des afférences qui arriveraient des cellules de la rétine et du noyau géniculé latéral avec un centre et une périphérie circulaires, comme le montre la figure, l'ensemble de plusieurs cellules adjacentes de ce type enverrait des informations à une cellule simple. Le chevauchement de leur campes récepteurs pourraient expliquer le comportement d'un type cellulaire simple (a) décrit ci-dessus.

neurones simples du cortex
Cellules rétiniennes avec campLa périphérie centrale circulaire envoie des signaux à une simple cellule du cortex qui constitue le campou récepteur que nous voyons sur la figure.

Les cellules complexes du cortex

Les cellules complexes constituent les 3/4 des cellules corticales striées et leur campLes récepteurs ont également une géométrie rectangulaire et, comme les cellules simples, sont très sensibles à l'orientation, bien qu'ils répondent également tant que le stimulus excitateur tombe dans leur campou récepteur, bien que la réponse maximale soit obtenue lorsque le stimulus se déplace le long de la campou récepteur.

cellules complexes du cortex

De la même manière que dans les cellules simples, les cellules complexes reçoivent des entrées de plusieurs cellules simples, chevauchant leurs campA récepteurs voisins, avec la même orientation, on obtiendrait une réponse comme celles décrites pour les cellules complexes.

cellules du cortex et de la voie optique

Ces cellules se déclenchent lorsqu'une stimulation sélective se produit en fonction de l'orientation, mais elle doit également être sélective dans la direction du mouvement.

Dans le diagramme il y a une réponse lorsque la direction est à droite, et elle est nulle à gauche, bien que la barre excitatrice corresponde à l'orientation de la cellule complexe sur laquelle elle se déplace.

stimulation des cellules pour la voie optique

Un mécanisme possible pour expliquer cette situation est celui qui suppose la présence de cellules intermédiaires entre les simples et les complexes. Dans le schéma précédent, cette relation est exprimée, de sorte que le résultat final sera qu'il n'y a pas de décharges des cellules complexes lorsque le stimulus se déplace de gauche à droite.

Cellules corticales hypercomplexes

Le troisième type de cellules corticales sont hypercomplexes, avec campos réceptif plus grand et plus sensible au mouvement du stimulus et à sa taille.

Le type de cellule dit "d'inhibition finale" se distingue, où le stimulus en mouvement doit être ajusté en place ou en longueur à la taille du campou récepteur de la cellule et s'il le dépasse, une réponse inhibitrice plus faible ou nulle se produira :

cellule hypercomplexe corticoïde

Cela suppose qu'avec campou récepteur excité il y a un campou latéral inhibiteur, tel qu'il apparaît dans la figure précédente, où l'on peut voir trois cellules complexes ordinaires qui envoient des informations, afférentes, à une cellule hypercomplexe d'inhibition finale.

Avec cette composition, des situations telles que les suivantes peuvent se produire : en (a) la réponse est maximale puisque le stimulus est ajusté à la zone excitatrice du campou récepteur. En (b) la réponse est médiocre, puisque la tige excitante envahit le campou récepteur latéral inhibiteur et en (c) une réponse maximale se produit à nouveau puisque deux stimuli apparaissent, l'un optimal, similaire à celui apparu en (a) et un autre dans la zone d'inhibition, mais sans correspondre à l'orientation de cette cellule hypercomplexe Ainsi, il ne produit ni stimulation ni inhibition.

cellules via l'optique

Cette situation est utile pour expliquer la perception des coins ou des figures courbes, où l'extension de la zone courbe sur le campLes effets secondaires inhibiteurs n'affaiblissent pas la réponse générée.

Traitement de l'information visuelle dans le cortex

Nous voyons comment les cellules du cortex répondent aux stimuli sous forme de barres, avec une orientation et un mouvement spécifiques, mais le processus de reconnaissance nécessite plus de choses, notamment la détermination des détails des objets qui se trouvent dans la scène visuelle.

Pour ce faire, le cortex effectue une décomposition de la scène en fréquences de contraste, chaque élément de la scène peut être analysé au moyen d'un scan dans lequel son contraste est déterminé point par point. Quand on observe un objet avec beaucoup de détails, les bandes de fréquences sont très étroites, chacune correspond à un point, et on parle de hautes fréquences, alors que lorsque l'on observe un espace vide ou un objet très régulier, les points qui le constituent sont très similaires et les bandes de contraste qu'il génère sont amplias, épais, alors on parle de basses fréquences. Ce qui a été vu, c'est qu'il existe des cellules dans le cortex adaptées pour répondre à différentes fréquences, hautes, moyennes ou basses, établissant des canaux de perception spécifiques, liés mais indépendants.

fréquences visuelles dans la voie optique

Vision et fréquences spatiales

fréquences spatiales correspondent à la taille des objets ou aux détails de ceux-ci, plus il est élevé, plus le détail des informations qu'il transmet est important. Cela permet de déterminer le degré de vision en analysant la détection de la taille des bandes de fréquence et pour cela nous utilisons le concept d'angle de vision, qui est l'angle d'un objet par rapport à l'œil de l'observateur, comme indiqué dans le figure, où à mesure que la personne s'éloigne de l'œil de l'observateur (b), l'angle visuel diminue.

vision et fréquences spatiales

angle de vue

L'angle visuel dépend de la taille de l'objet et de sa distance par rapport à l'observateur. L'angle visuel indique la taille de l'objet sur la rétine. En règle générale, on exprime la taille des fréquences spatiales en cycles par degré et elles correspondent à l'angle déterminé par les bandes sur la rétine, les degrés qui correspondent à chaque bande de contraste, ainsi un angle d'un cycle équivaut à un taille de bande d'un degré et un réseau avec cette taille de bande, on dira qu'elle a une valeur d'un cycle par degré.

Pour travailler avec des réseaux de fréquences, nous pouvons utiliser différents systèmes mathématiques qui les représentent. Le système le plus utilisé est Analyse de Fourier, qui attribue une valeur en fonction de l'intensité de contraste de chaque bande, pouvant décomposer chaque objet en fonction de la fréquence de bande que nous voulons, comme nous le voyons sur la figure.

analyse de fourier

On voit comment dans l'image qui correspond aux hautes fréquences les petits détails sont appréciés, alors que si on n'utilise que les basses fréquences, les détails disparaissent et l'image est plus grossière.

Analyseurs de fréquences spatiaux

Le cortex possède des cellules spécialisées dans l'analyse de fréquences spatiales spécifiques. Ils sont connus comme analyseurs de fréquence spatiale et constituent des canaux d'information indépendants. Grâce à des études psychophysiques, il a été déterminé qu'il existe trois canaux principaux, ceux des basses fréquences (0.1 c/g) qui correspondent à un angle de vision (acuité visuelle), environ 0.1, canal moyenne fréquence (0.3-0.5 c/g), correspondant à des angles d'acuité visuelle de 0.3 et le canal haute fréquence (0.7-1 c/g) correspondant à des visions de 0.8 à 1 Analyser le niveau de perception, la sensibilité au contraste dans chacune de ces bandes de fréquences, basse, moyenne et haute, nous pouvons générer une courbe que nous appelons la fonction de sensibilité au contraste, comme celle de la figure.

fréquences spatiales

Traitement central des informations visuelles dans la voie optique

Des études récentes montrent que la détection de l'orientation n'est pas aussi précise que le supposaient Hubel et Wiesel. Lamme 2000 a montré comment les neurones de V1 sont sensibles au contexte.

Neurones avec campou récepteur d'une ligne verticale, ils répondaient mieux lorsque le stimulus vertical était entouré d'autres stimuli similaires, des lignes verticales, alors que si les stimuli environnants étaient des lignes à orientation aléatoire, la réponse du neurone avait une intensité plus faible, c'est ce qu'on appelle , Modulation contextuelle et qui repose sur le concept de saillance du stimulus.

influence d'une cellule sur la voie optique

Cette situation ne pourrait s'expliquer que par l'hypothèse que l'information en V1 doit être liée à un processus qui ne se limite pas aux cellules de cette région, que le signal doit sortir de V1 et, peut-être, revenir en V1 pour terminer le processus, dans tous les cas, la sortie du signal hors de V1 était vers des régions que nous appelons le cerveau extrastrié.

Le premier article qui a révélé la présence d'une voie extrastriée a été publié par Leslie Ungerleider et Mortimer Mixhkin en 1982. Dans celui-ci, les auteurs ont montré qu'il existait deux flux de traitement, un pour "quoi" et un pour "où"., ventral et voies dorsales, respectivement, la première allant au lobe temporal et la dorsale au lobe pariétal.

Les voies de quoi et où

Ces voies de quoi et où sont liées à la neurones qui viennent de la rétine. De cette façon:

  • le chemin de quoi, sélectif pour les détails de l'objet, commence par la voie parvocellulaire de la rétine et du noyau géniculé latéral.
  • le chemin d'où, lié à la localisation de l'objet, avec mouvement, commencerait par les cellules magnum rétiniennes et le noyau géniculé latéral.

Ces deux voies, bien qu'ayant des fonctions différentes, ne seraient pas totalement indépendantes, de nombreux témoignages montrent une étroite collaboration entre les deux voies.

Comment prend-on un objet ?

Los estudios más recientes se han centrado en la vía del dónde, y señalan que más que la localización de los objetos, esta ruta debería llamarse vía del “cómo”, ya que estaría destinada a cómo realizamos ciertos movimientos o acciones, como coger, asir , une chose. Il est évident que dans la tâche d'action, où l'objet est impliqué, mais maintenant il y a un motif pour l'emplacement, le processus d'agir avec un but (interaction physique avec l'objet).

Lésions cérébrales affectant la voie optique

Des études avec des patients cérébrolésés ont montré que la perception et l'action fonctionnent différemment, qu'elles suivent des voies différentes. La voie ventrale serait le quoi, tandis que la voie dorsale ce serait le comment, ou chemin d'action, puisqu'il détermine la manière dont une personne exerce une activité.

Où sont la reconnaissance de comment et de ce que nous voyons dans le chemin optique

La voie du "comment" Elle est étroitement liée à la détection de mouvement, une fonction que l'on retrouve dans le région temporale médiale (TM).

La détection des formes, typique du cheminement de ce, est représenté dans la région inférotemporale (IT)

Région inférotemporale en vision

Dans la région inférotemporale, on a trouvé des neurones qui répondaient aux stimuli de manière spécifique et des cellules qui répondaient à des stimuli plus élaborés, comme une pomme ou une maison, même des cellules spécifiques pour les visages ont été trouvées.

Dans ce cas, lorsqu'une figure humaine était présentée, ces cellules répondaient spécifiquement par rapport à chaque visage, alors que si la tête était couverte, lorsque le reste de la figure était présenté, elles ne répondaient plus. Les études IRMf localisent ces cellules spécifiques du visage dans une région du TI appelée la zone faciale fusiforme (FFA). 

Comment le cerveau interprète les images qui arrivent par la voie optique

La perception visuelle n'est pas simplement un processus de détection de points et d'arêtes, nous avons dit qu'il s'agit d'un processus actif, généralement destiné à l'action, et qui implique une série de connotations.

Un aspect important est ce que nous appelons «code sensoriel», qui correspond à la manière dont le cerveau traite les images d'objets, dont il se constitue les représentations mentales.

code sensoriel

Le code sensoriel est l'information contenue dans le schéma de déclenchement des neurones qui représente ce que nous percevons. 

Parmi les neurones qui composent le code sensoriel, on trouve des neurones invariants de taille, des neurones invariants de localisation et des neurones invariants de vue, c'est-à-dire que ce sont des neurones qui continuent à s'activer même si certains aspects de l'objet que nous percevons changent. Ceci est essentiel pour votre identification.

Si nous voyons une voiture qui s'approche de nous, à mesure qu'elle s'approche, sa taille sur la rétine est plus grande, donc s'il n'y avait pas ces cellules invariantes en taille, qui changent de taille sur la rétine, le cerveau pourrait l'interpréter comme si elle est d'un autre objet, alors que maintenant nous sommes informés que c'est la même voiture qui s'approche de nous. En fait, il y a une collaboration entre différents neurones, certains détectent le type d'objets que nous voyons et, par des liaisons avec les invariants, ils nous informent que cet objet reste le même, même si son apparence, sa taille ou son emplacement changent.

Neurones spécifiques et voie optique

Une question que les chercheurs se sont posée était de savoir si les neurones spécifiques, comme ceux qui détectent les visages, nous les avions dès la naissance, c'est-à-dire avec un caractère héréditaire en raison de l'évolution ou, sont-ils apparus à la suite de l'expérience de chacun une. La réponse n'est pas entièrement concluante et, bien qu'il soit prouvé que nous naissons avec un certain potentiel pour reconnaître les visages, il semble que cette capacité puisse être améliorée tout au long de la vie.

Attention visuelle : sélectivité visuelle et neurale

L'hypothèse selon laquelle chaque fois qu'un stimulus arrive sur la rétine, ce stimulus est perçu à un niveau central, nous savons actuellement qu'elle est fausse.

Chaque fois qu'un stimulus arrive sur la rétine, il n'est pas traité jusqu'à ce qu'il devienne conscient, en fait, dans de nombreux cas, cette étape finale ne se produit pas. Beaucoup d'informations parviennent aux yeux, mais nous ne sommes conscients de ce que nous voyons que dans certaines situations. Ce phénomène est étroitement lié à l'attention.

Les magiciens et les illusionnistes le savent très bien.

cécité due à l'inattention

Lorsque nous prêtons attention à quelque chose, bien qu'un stimulus visuel bien défini nous soit présenté devant nous, dans la plupart des cas, malgré le fait que notre système visuel l'ait capté, nous n'avons pas conscience de l'avoir vu, c'est ce est appelé cécité due à l'inattention.

clignement attentionnel

Dans cette ligne, nous avons ce qu'on appelle clignement attentionnel qui se révèle lorsqu'une série de stimuli, comme un carton avec des lettres, est présentée, changeant toutes les 100 msec. Si entre les lettres nous introduisons deux cartons différents, avec des chiffres, le premier chiffre sera bien retenu mais pas le second, tant qu'il est présenté dans un espace de 1 seconde après avoir présenté le premier chiffre.

Ce phénomène est dû au fait que le processus attentionnel a un temps minimum pour changer, ou se désengager, comme on l'appelle techniquement, pendant lequel on ne peut pas se souvenir, c'est comme quand on cligne des yeux, à ce moment-là on ne peut pas voir, d'où son nom , clignotement attentionnel .

Avec toutes les informations que nous avons vues dans ces quatre chapitres, nous sommes maintenant en mesure de mieux comprendre comment nous voyons les objets de la scène visuelle, les mécanismes que notre système perceptif utilise pour différencier un objet de l'arrière-plan où il se trouve, ou de l'ombre qu'il provoque. Nous aborderons des questions d'ordre plus pratique.

Résumé
la voie optique
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la voie optique
Description:
Nous expliquons en détail les mécanismes utilisés par la voie optique en relation avec le cortex. C'est l'un des chapitres sur la vision, l'œil et la façon dont nous voyons.
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Área Oftalmológica Avanzada
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