Démystifier la vision : les illusions d'optique éclairent les voies neuronales

Une étude révolutionnaire montre que les souris perçoivent des illusions de propagation de couleur néon, améliorant notre compréhension du traitement visuel. Crédit: SciTechDaily.com

Pour la première fois, une recherche montre qu'un certain type d'illusion visuelle, la propagation de couleur néon, fonctionne sur les souris. L'étude est également la première à combiner l'utilisation de deux techniques d'enquête appelées électrophysiologie et optogénétique pour étudier cette illusion. Les résultats des expériences sur les souris mettent fin à un débat de longue date en neurosciences sur quels niveaux de neurones dans le cerveau sont responsables de la perception de la luminosité.

Nous sommes tous familiers avec les illusions d'optique; certaines sont des nouveautés, tandis que d'autres sont tout autour de nous. Même en regardant l'écran devant vous, on vous trompe en pensant que vous voyez la couleur blanche. Ce que vous voyez vraiment, ce sont beaucoup d'éléments rouges, verts et bleus si serrés ensemble qu'ils donnent l'impression d'être blancs. Un autre exemple est une roue ou une hélice en rotation rapide, qui peut brièvement sembler inverser sa direction pendant qu'elle accélère à pleine vitesse.

Quoi qu'il en soit, il pourrait être surprenant de savoir que les illusions d'optique ne sont pas seulement amusantes à regarder, mais peuvent aussi être un outil utile pour en apprendre davantage sur les yeux, les nerfs, les esprits et les cerveaux.

Que voyez-vous? Il s'agit d'une illusion classique de propagation de couleur néon et ce n'est pas la même que celle utilisée dans ces expériences. Il y a de fortes chances que vous puissiez jeter un coup d'œil à ceci et voir initialement un cercle bleu clair en léger contraste avec l'arrière-plan blanc. Mais en réalité, le fond est entièrement blanc; c'est comme si le bleu des sections bleues des filaments noirs déteint sur le cercle suggéré par les extrémités des lignes bleues. Crédit: Wikimedia/blebspot, modifié

Le professeur associé Masataka Watanabe du Département d'innovation des systèmes de l'Université de Tokyo a pour mission de comprendre davantage la nature de la conscience. C'est un vaste domaine d'étude, il y a donc naturellement de nombreuses façons de l'explorer, et entre autres choses, il utilise des illusions d'optique. Ses recherches les plus récentes ont examiné si un certain type d'illusion qui fonctionne sur les humains fonctionnerait également sur les souris. Et il s'avère que c'est le cas. Mais pourquoi cela est-il significatif?

"Savoir ce genre d'illusion, appelée illusion de propagation de couleur néon, fonctionne sur les souris ainsi que sur les humains, est utile pour des neuroscientifiques comme moi, car cela signifie que les souris peuvent servir de sujets de test utiles pour les cas où les humains ne peuvent pas," explique Watanabe. "Pour vraiment comprendre ce qui se passe à l'intérieur du cerveau pendant les expériences perceptuelles, nous devons utiliser certaines méthodes que nous ne pouvons pas utiliser sur les gens. Celles-ci incluent l'électrophysiologie, l'enregistrement de l'activité neuronale avec des électrodes, et l'optogénétique, où des impulsions lumineuses permettent ou désactivent le feu de neurones spécifiques dans un cerveau vivant."

L'expérience de Watanabe a été la première de son genre à utiliser à la fois l'électrophysiologie et l'optogénétique en même temps sur des sujets de test animaux exposés à l'illusion de propagation de couleur néon, ce qui a permis à son équipe de voir précisément quelles structures à l'intérieur du cerveau sont responsables du traitement de l'illusion.

"Après qu'un stimulus visuel atterrit sur l'œil, il est transporté au cerveau par les nerfs et est ensuite reçu par une série de couches de neurones appelées V1, V2, etc., où V1 est la première et la couche la plus basique, et V2 et plus sont considérés comme des couches supérieures," a déclaré Watanabe.

"Il y a un débat de longue date en neurosciences sur le rôle que jouent les niveaux supérieurs dans la perception de la luminosité et ce n'était pas une chose facile à étudier. Notre expérience sur les souris nous a montré que les neurones de V1 ont répondu non seulement à l'illusion, mais aussi à une version non illusoire du même type de motif montré. Mais ce n'est que lorsque la version illusoire a été montrée aux souris que les neurones de V2 ont également joué un rôle crucial: celui de moduler l'activité des neurones de V1, prouvant ainsi que les neurones de V2 jouent bien un rôle dans la perception de la luminosité."

Cette expérience a montré que les modèles de souris peuvent être efficaces dans ce domaine des neurosciences. Watanabe espère que ce n'est que le début et que de telles expériences contribueront à son grand objectif de clarifier le mécanisme neuronal de la conscience.

Référence: "Brightness illusions drive a neuronal response in the primary visual cortex under top-down modulation" par Alireza Saeedi, Kun Wang, Ghazaleh Nikpourian, Andreas Bartels, Nikos K. Logothetis, Nelson K. Totah et Masataka Watanabe, le 23 avril 2024, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-024-46885-6