Le phénomène de l'illusion d'optique

- Chronique du Pr. Laurent Cohen du 03 novembre 2011 -

Laurent, qu'est-ce qu'une illusion visuelle ?

Je vais vous montrer une illusion visuelle, puis vous montrer comment on peut partir de cette illusion pour remonter à l'anatomie de notre cerveau.  Regardez le petit film. Vous voyez deux petits carrés, alternativement en haut à gauche et en bas à droite, puis en bas à droite et en haut à gauche. Mais ce que vous percevez subjectivement, c'est probablement un petit carré à gauche qui monte et descend, et un autre à droite, qui lui aussi monte et descend. On interprète automatiquement un carré qui disparaît quelque part et un autre qui apparaît un peu plus loin au même instant comme un carré qui bouge. On a une illusion de mouvement. C'est un peu ce qui se passe au cinéma. Quand nous voyons des images successives d'un objet à plusieurs endroits, nous percevons un mouvement continu de cet objet.

Dans le petit film nous avons donc l'illusion d'un carré à droite et un à gauche, qui montent et descendent.

Oui, mais en fait il y a deux interprétations possibles de ce film en termes de mouvement . On peut soit individualiser un carré à droite et un à gauche, bougeant verticalement, comme la plupart d'entre vous l'ont sans doute fait. Mais en principe; on peut tout aussi bien individualiser un carré en bas et un en haut, zigzagant tous les deux horizontalement. Et en fait, si vous regardez le film un certain temps, vous allez de temps en temps passer d'une interprétation à l'autre. Mais il se trouve que nous avons spontanément une tendance à préférer l'interprétation de gauche plutôt que celle de droite.

Sait-on pourquoi nous voyons plutôt un mouvement vertical qu'un mouvement horizontal ?

Il faut savoir que notre système visuel est câblé de façon croisée. Tout ce que nous voyons dans la moitié droite de notre champ visuel est expédié par nos yeux dans notre hémisphère gauche, et inversement, tout ce que nous voyons dans la moitié gauche de notre champ visuel est envoyé à notre hémisphère droit. Ensuite, une fois arrivées dans un hémisphère ou dans l'autre, selon leur position dans le champ de vision, les images peuvent être communiquées entre les deux hémisphères. Cette communication entre les hémisphères se fait grâce à une sorte d'énorme câble, qu'on appelle le corps calleux, qui relie la droite et la gauche du cerveau.

Comment cette organisation anatomique explique-t-elle qu’on voie les carrés bouger verticalement plutôt qu'horizontalement ?

Une explication simple est que pour percevoir un mouvement horizontal, il faut intégrer, lier, un carré présenté à droite (et donc vu par l'hémisphère gauche), et un carré présenté à gauche (et donc vu par l'hémisphère droit). Il faut pour cela que l'information circule entre les deux hémisphères via le corps calleux (flèches jaunes). En revanche, pour percevoir un mouvement vertical, il suffit de faire le lien entre un carré perçu en bas et un carré perçu en haut, mais du même côté, donc par le même hémisphère. Tout le calcul de ce mouvement peut donc se faire à l'intérieur de chaque hémisphère (flèches vertes), sans exiger de communication entre les deux hémisphères par le corps calleux.

Autrement dit, le fait qu'on ait du mal à percevoir le mouvement comme horizontal reflète la difficulté qu'il y a à faire passer les informations d'un hémisphère à l'autre ?

Exactement. En se fondant sur cette idée, des chercheurs ont cherché à mesurer de façon individuelle l'efficacité de la communication entre hémisphères, en mesurant l'importance de cette préférence pour le mouvement vertical par rapport au mouvement horizontal. Pour ce faire, ils ont rapproché les carrés de gauche et ceux de droite . Vous voyez bien maintenant qu'on perçoit facilement un carré en haut et un carré en bas, chacun en train de faire des allers-retours horizontaux.

Ils ont donc mesuré chez chacun des sujets de l'expérience, de combien il fallait rapprocher les carrés de droite et de gauche pour que le sujet perçoive aussi facilement un mouvement horizontal qu'un mouvement vertical. L'idée est que si chez quelqu'un il faut rapprocher beaucoup les carrés de droite et de gauche pour qu'ils commencent à voir le mouvement horizontal, c'est que la communication entre les hémisphères est particulièrement difficile chez cet individu.

Cela veut-il dire que chez les sujets chez qui il faut beaucoup rapprocher les carrés de droite et de gauche, le corps calleux est plus petit ou moins efficace ?

C'est l'idée, mais c'est peu plus subtil. Il faut savoir qu'il y a dans chaque hémisphère une région du cortex qui s'appelle V5, et qui est chargée d'analyser les mouvements. Naturellement, le V5 de l'hémisphère droit s'occupe des mouvements dans la moitié gauche de l'espace. Et le V5 de l'hémisphère gauche s'occupe des mouvements dans la moitié droite de l'espace. Pour voir le mouvement horizontal qui fait des allers retours entre la droite et la gauche, il faut donc que le V5 droit et le V5 gauche communiquent bien. Ces chercheurs ont donc utilisé l'IRM pour identifier, dans le corps calleux de chaque sujet la partie qui sert à la communication entre les V5 de droite et de gauche.  Ils ont montré que la structure anatomique fine de cette partie précise du corps calleux était corrélée avec la facilité à percevoir le mouvement horizontal.

Comment pourriez-vous résumer cette démonstration ?

En deux mots, nous sommes plus ou moins sensibles, les uns et les autres, à l'illusion de mouvement. Illusion qui suppose une bonne communication entre les hémisphères. On peut rattacher cette différence à des différences subtiles mais mesurables dans l'anatomie des voies de communication de notre cerveau.