L'image ci-dessus, «Un dimanche après-midi sur l'île de La Grande Jatte», a été peinte en 1884 par l'artiste français Georges Seurat. Les lignes noires qui la traversent ne sont pas l'œuvre d'un enfant en bas âge qui fait des ravages avec un marqueur permanent, mais celle du neuroscientifique Robert Wurtz du National Eye Institute aux États-Unis. Il y a dix ans, il a demandé à un collègue de regarder la peinture tout en portant un objet semblable à une lentille de contact qui enregistrait les mouvements de ses yeux. Celles-ci ont ensuite été traduites en graffitis que vous voyez ici.
Les amateurs d’art peuvent faire la grimace, mais il est probable que Seurat aurait été intrigué par cette augmentation de son travail. Le mouvement Seurat a démarré avec cette peinture - le néo-impressionnisme - s’inspire de l’étude scientifique du fonctionnement de notre vision. Les recherches novatrices menées par Hermann von Helmholtz, médecin, physicien et philosophe allemand et auteur d'un livre fondateur de 1867, Handbook of Physiological Optics, sur la manière dont nous percevons la profondeur, la couleur et le mouvement.
Une des questions qui préoccupait Helmholtz, et très probablement Seurat, est la raison pour laquelle nous ne percevons pas les mouvements oculaires constants que nous effectuons lorsque nous scrutons notre environnement (ou une représentation peinte de ceux-ci). Considérez que les lignes ci-dessus ont été tracées en seulement trois minutes. Si nous voyions tous ces mouvements tels que nous les faisions, notre vision du monde serait un flou de mouvement constant. Comme Wurtz et ses collègues italiens, Paola Binda et Maria Concetta Morrone, l'expliquent dans deux articles de la Revue annuelle de Vision Science, nous savons beaucoup de choses sur la raison pour laquelle cela ne se produit pas - et il y a encore beaucoup à apprendre.
Un court film d'un œil faisant des saccades, montré au ralenti. (Chemin du week-end via Giphy) Commençons par les bases: les seules choses que nous puissions espérer voir sont celles qui envoient ou réfléchissent la lumière vers nos yeux, où elle pourrait frapper la rétine, une couche de tissu nerveux qui recouvre les deux tiers du globe oculaire interne. . Là, l'image complexe de tout ce que nous observons se traduit d'abord par l'activité de cellules photoréceptrices sensibles à la lumière. Ce motif est ensuite transmis à divers neurones de la rétine qui répondent spécifiquement à certaines couleurs, formes, orientations, mouvements ou contrastes. Les signaux qu'ils produisent sont envoyés au cerveau par le nerf optique, où ils sont interprétés et reconstitués dans une progression de zones spécialisées du cortex visuel.
Cependant, pour transmettre toutes les informations qui parviennent à notre rétine à la résolution habituelle, il faudrait un nerf optique dont le diamètre est à peu près équivalent à celui d'une trompe d'éléphant. Comme cela serait plutôt difficile à manier, seule une minuscule zone de la rétine, appelée fovéa, fournit ce type de résolution. Ainsi, afin de donner à toutes les caractéristiques intéressantes de notre environnement leur place sous le feu des projecteurs, nous bougeons les yeux - beaucoup - de fléchettes que les scientifiques appellent des saccades. (Français pour «saccadés», le mot a été inventé en 1879 par le médecin ophtalmologiste français Émile Javal.) Les saccades sont guidées par ce à quoi nous portons attention, même si nous les ignorons souvent avec bonheur.
Cette illustration présentant la structure de base de l'œil montre l'emplacement de la fovéa (où les images sont rendues en haute résolution). Les secousses oculaires connues sous le nom de saccades permettent à différentes parties d'une scène d'entrer dans le champ de vision de la fovéa. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / Magazine Knowable) Il y a plusieurs raisons pour lesquelles ces mouvements ne transforment pas notre vision du monde en mouvement. La première est que les choses les plus distinctes de notre champ de vision peuvent nous rendre aveugles aux autres stimuli qui sont fugaces et faibles. Les objets qui sont bien visibles lorsque nos yeux ne bougent pas risquent de faire une impression plus vive que le flou entre. Les scientifiques qualifient ce phénomène de masquage visuel, et on pense qu'il est très courant dans les situations réelles où beaucoup de choses se passent en même temps.
Si les scientifiques organisent des expériences de manière à éviter ce masquage visuel, cela indique que notre cerveau peut percevoir les choses les moins visibles. Cela peut être fait, explique Morrone, en ne montrant aux gens que des stimuli visuels très faibles et de courte durée sur un fond autrement vide. Dans ces conditions, des choses surprenantes peuvent arriver. Lorsque les chercheurs créent une motion très similaire à ce que nous devrions normalement percevoir quand nous fabriquons une saccade, en déplaçant rapidement un miroir devant les yeux des gens, ceux-ci signalent avoir vu un mouvement - et ils le trouvent souvent plutôt dérangeant. Puisque nous ne remarquons pas nos saccades constantes, cela suggère que le cerveau supprime spécifiquement les signaux qui atteignent notre rétine alors qu'un mouvement oculaire saccadique est en cours. Et en effet, des expériences ont montré que si quelque chose apparaissait pendant une saccade, nous risquions de le manquer complètement.
Mais la suppression n'explique pas correctement pourquoi l'image dans notre esprit est si stable. Si nous devions voir notre environnement d'un angle à l'autre, alors ne rien voir, puis tout à coup le voir d'un autre angle, ce serait toujours troublant. Comme le montrent Wurtz et d’autres, une sorte de nouvelle cartographie se produit avant même que nos yeux ne bougent. Lors d'expériences sur des macaques formés pour créer des saccades prévisibles, les cellules cérébrales recevant des signaux provenant d'un point particulier de la rétine ont cessé de réagir à ce qui se passe actuellement dans leur vue et ne se manifestent qu'après la saccade. Et cela se passait avant que les singes ne bougent leurs yeux. De cette façon, pense Wurtz, l'image actuelle est progressivement remplacée par la future.
Alors, comment ces cellules cérébrales savent-elles à l’avance qu’une saccade est en route? Les scientifiques ont théorisé pendant de nombreuses années que cela leur demanderait de recevoir un signal supplémentaire de la zone du cerveau qui donne la commande au mouvement des yeux. Et ils ont montré que de tels signaux se produisaient, atteignant les zones du cerveau impliquées dans la coordination de ce que nous voyons et où nous regarderons ensuite. Wurtz et d’autres pensent que ce type de signal incite les cellules cérébrales à réagir aux événements que leur partie de la rétine ne verra qu’après la saccade.
Georges Seurat, avec d'autres artistes de son temps, s'intéressait au fonctionnement de la perception visuelle humaine. (Wikimedia Commons / Domaine Public / Gif par Knowable) Tout cela fonctionnera très probablement de la même manière chez les humains que chez les singes. Mais si vous demandez aux gens ce qu'ils voient juste avant une saccade, comme l'ont fait Morrone et Binda, ils ne signalent pas le remplacement progressif d'une image par une autre avant que leurs yeux ne bougent. Au lieu de cela, tout ce qui est montré pendant une période de 100 millisecondes juste avant que la saccade ne devienne visible qu'après la fin de la saccade. Le résultat de ce retard est que les stimuli apparaissant à différents moments dans cette courte période avant la saccade peuvent tous être perçus en même temps, 50 millisecondes après la fin.
Et si ces stimuli sont suffisamment similaires, ils pourraient être perçus comme fusionnés en une seule chose, même lorsqu'ils ont été montrés à des moments ou à des endroits légèrement différents avant les mouvements des yeux. Binda et Morrone appellent cette fenêtre de temps juste avant la saccade de la période de confusion. Les choses que nous voyons peuvent être littéralement confondues - fusionnées - par notre vision, puis confondues de manière plus conventionnelle - erronées les unes pour les autres - dans notre esprit.
Dans la vie réelle, cette fusion d'éléments similaires dans l'espace et dans le temps pendant les saccades pourrait en fait aider à éviter toute confusion, car la continuité nous aide à comprendre que les choses que nous avons vues avant et après une saccade sont identiques, même si elles se sont déplacées ou si la lumière s'est déplacée. Donc, bien que le mécanisme puisse sembler négligé, Binda et Morrone pensent que cette négligence joue généralement à notre avantage.
Un type similaire d'imprécision souhaitable pourrait être ce qui nous permet de profiter de la peinture de Seurat en premier lieu. Au lieu d'une perception peut-être plus précise de collections colorées de points distincts, un beau dimanche après-midi apparaît. Chapeau à cela - ou, comme diraient les Français: "Chapeau!"
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