Lorsque l'on perçoit un mouvement illusoire lorsqu'on considère l'illusion d'optique Pinna-Brelstaff, qui fait bouger les cercles statiques dans différentes directions lorsque la tête se rapproche ou s'éloigne de l'image, il y a un petit retard (15 millisecondes) dans le travail des régions du cerveau qui sont responsables de la perception du mouvement. C'est au moyen d'une expérience sur des macaques, dans le cerveau desquels des électrodes ont été implantées, ont montré des scientifiques chinois. Article publié dans The Journal of Neuroscience.
Les illusions d'optique (si vous avez une mauvaise idée de ce que c'est, vous pouvez passer notre test du Nouvel An "Canard ou lapin?") Sont mal comprises en matière de système visuel. Il y a dix ans, les scientifiques ont montré que lors de la visualisation des illusions d'optique du mouvement (par exemple, la même illusion Pinna-Brelstaff), le mouvement illusoire observé apparaît au cerveau comme réel: dans sa perception, la région temporelle moyenne est active, qui est responsable du traitement du mouvement réel.
Dans le même temps, on ne sait toujours pas exactement comment l'illusion du mouvement apparaît dans une image statique. Des scientifiques chinois ont décidé d'étudier cette question plus en détail sous la direction de Junxiang Luo de l'Institut des neurosciences de l'Académie chinoise des sciences. Ils ont décidé de se concentrer sur l'activité dans deux zones du cortex visuel: la zone temporale dorsale mi-supérieure et la zone mi-temporale.
Dans leur expérience, des macaques ont participé, dans le cortex visuel duquel des électrodes ont été implantées. Avant de commencer l'expérience sur les macaques, les scientifiques ont mené une étude sur des humains. Neuf volontaires ont vu des illusions Pinna-Brelstaff composées de taches de Gabor disposées en plusieurs cercles. En fonction de l'illusion que les scientifiques essayaient de reproduire, les taches étaient situées en cercles avec une inclinaison de 45 degrés vers la droite, 45 degrés vers la gauche et droite, et pour faciliter la tâche, les cercles se sont élargis ou rétrécis. Il fallait dire aux participants comment les cercles se déplacent, selon que le dessin se rapproche ou se rapproche. Dans la tâche inverse, les cercles n'étaient pas statiques, mais se déplaçaient dans le sens antihoraire et horaire: dans ce cas, les participants devaient noter s'ils voyaient une expansion ou un rétrécissement des cercles.
Paradigme expérimental et illusions utilisées créées à partir de spots de Gabor.
En fonction de l'inclinaison des spots de Gabor dans l'illusion Pinna - Brelstaff, la direction du mouvement semblait différente aux participants: par exemple, lorsque les spots étaient inclinés vers la gauche, les cercles se déplaçaient illusoirement dans le sens horaire lors de l'expansion et dans le sens antihoraire lors du rétrécissement (et le motif opposé a été observé lorsque les spots étaient inclinés vers la droite). Dans le même temps, le véritable mouvement dans le sens antihoraire des taches a créé l'illusion de rétrécissement pour les taches inclinées vers la gauche en cercles, et le mouvement dans le sens horaire a créé l'illusion de l'expansion (encore une fois, le modèle opposé a été observé pour les taches inclinées vers la droite). Dans le même temps, les cercles constitués de points de Gabor orientés directement ne provoquent aucune illusion de mouvement.
Le modèle de mouvement observé sous différentes stimulations.
Ensuite, les scientifiques ont mené une expérience avec la participation de deux macaques, qui ont initialement appris à reconnaître différentes directions de mouvement en cercles avec des taches de Gabor directement orientées: pour cela, les cercles étaient tordus dans le sens horaire et antihoraire, ainsi que rétrécis et élargis, après quoi ils ont été invités à sélectionner les macaques sur l'ordinateur dont le mouvement ils ont regardé. Après une formation réussie, les scientifiques ont répété l'expérience menée sur des humains sur des singes, en modifiant la vitesse de déplacement et en doublant la vitesse maximale. Les scientifiques ont découvert que les macaques perçoivent le mouvement illusoire de la même manière: le seuil de perception d'un stimulus dépend de la vitesse de rotation ou d'expansion / contraction.
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Direction du mouvement observée avec une direction différente du réel chez les macaques.
Après avoir été convaincus que les macaques voient l'illusion Pinna-Brelstaff de la même manière que les humains la voient, ils ont mené une étude finale de l'activité du cortex visuel de leur cerveau. Les scientifiques ont découvert que les neurones de la partie dorsale de la région temporale supérieure moyenne et de la région temporale moyenne sont également activés à la fois lors de l'observation d'un mouvement réel et lors de l'observation d'un mouvement illusoire (à la fois dans un cercle et en expansion / contraction). Dans le même temps, lors de l'observation du mouvement illusoire, les neurones de la partie dorsale du gyrus temporal supérieur moyen sont activés 15 millisecondes plus tard que lors de l'observation du mouvement réel.
Début de l'activation des neurones dans la région temporale moyenne et la partie dorsale de la région temporale supérieure moyenne lors de l'observation d'un mouvement réel (au-dessus) et illusoire (en dessous).
Les deux parties étudiées du cortex visuel sont responsables de la perception d'un mouvement complexe - par exemple, celui qui est observé lorsque les cercles tournent lorsqu'ils s'approchent ou s'éloignent. Dans ce cas, la partie dorsale de la région temporale supérieure moyenne est activée plus tôt, délimitant apparemment la nature du mouvement observé pour un traitement ultérieur par le gyrus temporal moyen. Lors de l'observation du mouvement illusoire (celui qui se produit dans les illusions d'optique), les neurones de cette zone, selon les scientifiques, ont besoin de temps de traitement supplémentaire. Sur la base du fait que la perception du mouvement illusoire dans l'illusion d'optique Pinna-Brelstaff s'est avérée similaire chez les macaques et les humains, on peut également supposer qu'un retard similaire peut être observé dans le travail du cortex visuel du cerveau humain.
Alors que les cognitifs et les neuroscientifiques étudient la façon dont les gens perçoivent les illusions d'optique, les développeurs apprennent aux réseaux de neurones à les créer eux-mêmes. Ils ne le font cependant pas très bien.
Elizaveta Ivtushok