Cours 3 : Vision spatiale

Question 1

Quel est le trajet des rayons lumineux?

Answer 1

• Commence par nerf optique, puis chiasme optique, tractus optique, CGL (corps genouillé latéral), radiation optique et enfin cortex strié.
• Quand le signal est transmis dans nerf optique, peut traverser chiasme optique, donc info de l’œil droit peuvent se rendre au cortex visuel droit et vice-versa.

Question 2

Quel est la trajectoire du traitement de l’image de l’œil jusqu’au cerveau?

Answer 2

o Œil
--> Photorécepteurs
--> Cellules bipolaires
--> Cellules ganglionnaire de la rétine
o Corps genouillé latéral
o Cortex strié

Question 3

Qu’est-ce que l’acuité visuelle?

Answer 3

Le plus petit détail qui peut être résolu

Question 4

Comment peut-on tester l’acuité visuelle avec des grilles?

Answer 4

Tester à quelle distance l’observateur ne peut plus discriminer l’orientation des deux grilles ou peut laisser l’observateur en place et simplement réduire au fur et à mesure la grosseur des grilles

Question 5

Quel est le lien entre le test de Snellen, l’acuité visuelle et les grilles?

Answer 5

o Notez que les lignes du E forment une petite grille!

o Le ratio de la lettre E (ou des lettres) reste le même, donc même principe que le test avec les grilles

Question 6

Qu’est-ce que la fréquence spatiale?

Answer 6

• Fréquence spatiale : nombre de cycles d’une grille par unité d’angle visuel (en degrés)
  o Réfèrent au nombre de fois qu’un pattern visuel (une barre claire suivi d’une barre foncée) – 1 cycle – se répète sur une distance de 1 degré d’angle visuel
• Quand on réduit les grilles, on réduit la fréquence spatiale

Question 7

Quel est le lien entre fréquence spatiale et contraste?

Answer 7

Plus la fréquence spatiale augmente, plus la sensibilité au contraste augmente jusqu’à atteindre un maximum (pic), et puis elle recommence à diminuer plus la fréquence spatiale augmente.

Question 8

Quels sont les facteurs influençant la courbe de sensibilité? ***À MODIFIER

Answer 8

• Niveau de luminosité (scotopic, mesopic, photopic)
• Nombre de cycles?
• Temps?

Question 9

Pourquoi les grilles?

Answer 9

• Les patrons de « rayures » avec des bordures floues sont assez fréquentes dans notre environnement
  o Arbres dans une forêt, livres sur la tablette d’une bibliothèque, crayons dans une tasse
• « Edge » : chaque objet possède une bordure (edge) qui produit une rayure, souvent floue si ombragée, sur l’image rétinienne
• Le système visuel brise l’image en une série de composantes : des grilles onduleuses avec leur fréquence spatiale respectives
• C’est « l’analyse de Fourier », qui est aussi la façon dont le système perceptuel s’occupe des ondes sonores.

Question 10

Quel est le lien entre les grilles et les cellules ganglionnaires?

Answer 10

• Donc fréquence spatiale d’une grille va influencer comment cellule ganglionnaire répond
• 0° : Positive response
• 90° : No response
• 180° : Negative response (donc inhibition)
• 270° : No response

Question 11

Quelles sont les caractéristiques du corps genouillé latéral?

Answer 11

• Corps genouillé latéral : Noyau du thalamus. Lieu de synapse reliant le tractus optique et le cortex visuel.
  o Le CGL gauche reçoit de l’information provenant du côté gauche de la rétine et ce, pour les deux yeux (champ visuel droit)
  o Le CGL droit reçoit de l’information provenant du côté droit de la rétine et ce, pour les deux yeux (champ visuel gauche)
• Colliculi supérieurs : Structure sous-corticale. Reçoit environ 10% des fibres ganglionnaires.
  o Impliqué dans le contrôle des mouvements des yeux
• Pour 10 axones de la rétine –> 4 axones vers le cortex
• Deux CGL, un à gauche et un à droite

Question 12

Quelle est l’organisation dans le CGL?

Answer 12

• Chaque CGL a 6 couches (la couche 1 étant la plus profonde et la 6 la plus superficielle)
• Couches magnocellulaires : répondent mieux au mouvement
• Couches supérieures, parvocellulaires : répondent mieux aux couleurs et aux mouvements
• Topographie : façon dont le monde est organisé à travers les yeux de manière organisée, la manière dont les rayons lumineux vont atteindre la rétine pour se rendre jusqu’au cortex

Question 13

Qu’est-ce que la rétinotopie?

Answer 13

Chaque couche d’un CGL est rétinotopique. Les neurones situés près les uns de les autres dans une structure cérébrale ont des champs récepteurs correspondant à des localisations rétiniennes voisines.

Question 14

Quelles sont les différents types de cellules dans le corps genouillé latéral?

Answer 14

o Magnocellulaire : grosses cellules, deux couches inférieures. Reçoivent leurs « inputs » des cellules ganglionnaires de type « M ». Répondent aux objets large et en mouvement.
o Parvocellulaire : plus petites cellules, les quatre couches supérieures. Reçoivent leur input des cellules ganglionnaire de type P. Répondent aux détails fins d’objets stationnaires.
o Koniocellulaire : Cellules très petites entre les sections magno et les parvo. Grand mystère.

Question 15

Comment avons-nous acquéri nos connaissances sur le cortex?

Answer 15

o La plupart de nos connaissances sur l’organisation corticale vient d’études de lésions chez le modèle animal.
o Avec l’arrivée de l’IRM et de l’IRMf, on peut cartographier le cortex humain de façon sécuritaire et non-invasive.

Question 16

Quelles sont les caractéristiques du cortex strié?

Answer 16

• Projection du CGL vont atteindre avec la couche 4c le cortex strié
• Aussi connu comme le cortex visuel primaire, ou l’aire de Broca 17, ou V1
• Une transformation majeure de l’information visuelle prend place dans le cortex strié
  o Les champs récepteurs circulaires de la rétine, sont remplacés par des champs récepteurs longilignes, comme des « rayures » dans le cortex.
• Deux propriétés importantes :
  o Organisation topographique
  o Magnification corticale
  –> L’information de différents segments du champ visuel est « magnifiée »
  –> Il y a proportionnellement beaucoup plus de cortex dévoué à l’information fovéale
• L’acuité visuelle décline avec l’excentricité – distance de la fovéa
• Une conséquence de la magnification corticale c’est que les images dans la périphérie ont une moins bonne résolution que les images sur la fovéa

Question 17

Qu’est-ce que l’encombrement visuel?

Answer 17

Encombrement visuel : plus difficile de reconnaître certains objets en périphérie que d’autres si un côté de la périphérie est plus encombré que l’autre lorsqu’on fixe un point sur la fovéa

Question 18

Comment s’organise les champs récepteurs du cortex strié?

Answer 18

• Cellules dans le cortex strié préfèrent répondre à des barres de lumière plutôt que des points lumineux
  o Certaines cellules dans le cortex strié préfèrent répondre à des barres de lumière plutôt que des points lumineux
  o Certaines cellules répondent aux deux types de barres (lumineuses ou obscures; cellules complexes)

Question 19

Quels sont les trois attributs auxquels sont sensibles les cellules simples?

Answer 19

• La largeur ou fréquence spatiale (en cycle par degrés d’angle visuel)
• L’orientation
• Et la position

Question 20

Que signifie l’orientation sélective des champs récepteur du cortex strié?

Answer 20

o Tendance de neurones du cortex strié à répondre à des barres avec une certaine orientation
o Le taux de réponse diminue avec la différence angulaire des barres comparé à l’orientation préférée (tuning function)

Question 21

À quoi répondent particulièrement bien les cellules corticales?

Answer 21

o Des lignes qui bougent
o Des barres
o Des bordures (edge)
o Des grilles (gratings)
--> Les cellules du cortex strié répondent à des grilles d’une certaine orientation et fréquence spatiale
o La direction du mouvement

Question 22

Qu’est-ce que le phénomène de l’adaptation?

Answer 22

• Exposition continue, pour une certaine période de temps, à un stimulus comportant une propriété spécifique
• L’effet d’adaptation se manifeste par un effet consécutif et est habituellement expliqué par une fatigue cellulaire sélective
  o Effet consécutif : Modification du fonctionnement perceptif suite à l’exposition prolongée à une stimulation
• Cette propriété d’adaptation peut être exploitée pour créer des lésions virtuelles sélectives de groupes de neurones pour une courte durée

Question 23

L’organisation du cortex strié est-elle monoculaire ou binoculaire?

Answer 23

• Les cellules du CGL répondent à un œil ou l’autre, jamais aux deux yeux
• Chaque cellule du cortex strié reçoit des inputs des deux yeux
  o Lorsque l’information arrive au cortex visuel primaire, les inputs de chaque œil ont été combinés.
  o Les neurones corticaux, tendent, par contre, à préférer un des deux yeux

Question 24

Quels sont les deux types de cellules simples?

Answer 24

• Edge detector

- Stripe dectector

Question 25

Qu’est-ce que les cellules hyper-complexes?

Answer 25

Certaines cellules préfèrent répondre à des barres lumineuses avec une longueur précise (inhibition terminale)

Question 26

Qu’est-ce que les colonnes de Hubel et Wiesel?

Answer 26

• Colonne : un arrangement vertical de neurones
  o Dans chaque colonne, tous les neurones ont la préférence à la même orientation
  o Hubel et Wiesel : ont découvert un changement systématique et progressif à l’orientation préférentielle en bougeant le stimulus latéralement le long du cortex; toutes les orientations étaient rencontrées dans une distance d’environ 0.5 mm.

Question 27

Qu’est-ce que les colonnes d’orientation?

Answer 27

• Lorsqu’une électrode suit une trajectoire perpendiculaire, les neurones ont la même préférence en termes d’orientation (et la même dominance oculaire et des champs récepteurs se chevauchant)
• Lorsqu’une électrode suit une trajectoire oblique, les champs récepteurs des neurones rencontrés présentent une variation continue de l’orientation préférée
• Une progression de 1mm permet de traverser toute l’étendue possible des orientations pour les deux types de dominance oculaire

Question 28

Qu’est-ce que les hypercolonnes?

Answer 28

• Une hypercolonne mesure environ 1mm3, et « voit » entre 3min d’angle visuel et 0.7 deg d’angle visuel
• 1 hypercolonne = 2 colonnes de dominance oculaire = 2 ensembles des colonnes d’orientation
• L’ensemble des hypercolonnes est rétinotopique (c’est-à-dire que 2 hypercolonnes adjacentes ont des champs récepteurs adjacents sur les rétines). Mais il y a grossissement à la fovéa.

Question 29

Que font les hypercolonnes?

Answer 29

• Analyse de Fourier 2D : une décomposition unique d’une image en une somme de grilles sinusoïdales