Cortex visuel

Cortex visuel, cytoarchitecture du cortex cérébral avec ses aires de Brodmann BA17 , BA18 et BA19

L'image montre les différentes zones Brodmann en rouge, jaune et orange.

Le terme cortex visuel ou cortex visuel fait référence au cortex visuel primaire (également appelé cortex strié ou V1) et aux aires visuelles corticales extra-striées, également appelées V2, V3, V4 et V5. Le cortex visuel primaire est anatomiquement équivalent à la zone 17 ou BA17 de Brodmann.

Présentation

Le cortex visuel primaire, V1, est le koniocortex (type sensoriel) situé à l'intérieur et autour de la fissure calcarine du lobe occipital . Elle reçoit les informations directement du noyau géniculé latéral.

La bande dorsale (verte) et la bande ventrale (violette). Ils proviennent du cortex visuel primaire.

V1 transmet les informations le long de deux voies, appelées bande dorsale et bande ventrale.

• La bande dorsale commençant par V1 traverse l'aire visuelle V2, puis l'aire dorso-médiale et l'aire visuelle MT (également appelée V5) et atteint le cortex pariétal postérieur. La bande dorsale, souvent appelée «chemin où» ou «comment chemin», est associée au mouvement, à la représentation des objets, aux emplacements et au contrôle des yeux et des bras, en particulier lorsque des informations visuelles sont utilisées pour guider les saccades ou atteindre. ]
• La voie ventrale commence à V1, passe par l'aire visuelle V2, puis par l'aire visuelle V4 et jusqu'au cortex temporal inférieur. La bande ventrale est souvent appelée "quel chemin", elle est associée à la reconnaissance et à la représentation des objets de forme, elle est également associée au stockage en mémoire à long terme.

La dichotomie des voies dorsales/ventrales (également appelées rayures « où/quoi » ou « action/perception », a été définie pour la première fois par Ungerleider et Mishkin et reste controversée parmi les scientifiques de la vision et les psychologues. Elle est probablement une simplification excessive de l'état réel des actions dans le cortex visuel. Ceci est basé sur les découvertes d'illusions visuelles telles que l' illusion d'Ebbinghaus qui peuvent fausser le jugement de nature perceptive, mais lorsque le sujet répond par une action telle que la compréhension, aucune distorsion se produit, cependant, des travaux récents suggèrent que l'action et la perception sont également trompées par de telles illusions.

Les neurones du cortex visuel déclenchent des potentiels d'action lorsque des stimuli visuels apparaissent dans leur champ récepteur . Par définition, le champ réceptif est la région du champ visuel qui suscite un potentiel d'action. Mais chaque neurone donné peut répondre à un sous-ensemble de stimuli dans son champ récepteur. Cette propriété est appelée réglage neuronal. Dans les premières zones visuelles, les neurones ont un réglage simple. Par exemple, un neurone en V1 peut déclencher n'importe quel stimulus vertical dans son champ récepteur. Dans les zones visuelles élevées, le réglage neuronal devient plus complexe. Par exemple, dans le cortex temporal inférieur, un neurone ne peut se déclencher que lorsqu'un certain visage apparaît dans son champ récepteur.

Le cortex visuel reçoit son apport sanguin nécessaire par l' artère cérébrale postérieure .

Recherches récentes

La recherche sur le cortex visuel primaire peut impliquer l'enregistrement de potentiels d'action à partir d'électrodes placées dans le cerveau de chats , de furets , de rats , de souris ou de singes , ou par l'enregistrement de signaux optiques intrinsèques d'animaux ou d' électroencéphalogrammes , de magnétoencéphalogrammes ou d' IRMf . et les singes.

Une découverte récente concernant le V1 humain est que les signaux mesurés par résonance fonctionnelle montrent une très grande modulation attentionnelle. Ceci est en contraste frappant avec la physiologie d'un Macaque qui montre peu (ou pas) de changement dans le tir associé à la modulation attentionnelle. La recherche sur les macaques se fait généralement en mesurant l'activité de pointe de neurones individuels. La base neurale du signal en IRMf est, en revanche, principalement liée à la potentialisation postsynaptique (PSP). Cette différence n'indique donc pas nécessairement une différence entre la physiologie du macaque et celle de l'être humain.

D'autres travaux en cours sur V1 cherchent à caractériser pleinement ses propriétés de réglage et son utilisation comme zone modèle pour le circuit cortical canonique.

Les lésions primaires du cortex visuel conduisent généralement à un scotome ou à un trou dans le champ visuel. Fait intéressant, les patients atteints de scotomes sont souvent capables d'utiliser les informations visuelles présentées dans leurs scotomes bien qu'ils soient incapables de les percevoir consciemment. Ce phénomène appelé cécité perceptuelle est largement étudié par les scientifiques intéressés par la corrélation neuronale de la conscience .

Cortex visuel primaire (V1)

Cortex visuel primaire V1 ou aires de Brodmann BA17

Le cortex visuel primaire est la zone visuelle la plus étudiée du cerveau, il est situé dans le pôle postérieur du cortex occipital (le cortex occipital est responsable du traitement des stimuli visuels ). C'est la zone visuelle corticale la plus simple et la plus ancienne. Il est hautement spécialisé dans le traitement des informations sur les objets statiques et en mouvement et est excellent dans la gestion de la reconnaissance des formes .

Le cortex visuel primaire défini fonctionnellement est à peu près équivalent au cortex strié défini anatomiquement. Le nom "cortex strié" est dérivé des stries de Gennari , une bande distinctive visible à l'œil nu qui représente les axones myélinisés provenant du corps géniculé latéral et se terminant dans la couche 4 de matière grise.

Colonne corticale visuelle du singe. Sur la gauche, les couches III-V de la cytoarchitecture de Brodmann sont étiquetées.
Cellules pyramidales a, b .
Cellules étoilées avec épines c, d. Cellules étoilées récurrentes des axones e, f, g . Cellules pyramidales de l'axone récurrent h, i. Fibres sensorielles afférentes F. Coloration de Golgi .

Le cortex visuel primaire est divisé en six couches fonctionnelles, numérotées de 1 à 6 (I-VI). La couche 4, qui reçoit la plus grande entrée de signal visuel du noyau géniculé latéral, est également divisée en 4 couches, étiquetées 4A, 4B, 4Cα et 4Cβ. La sous-lame 4Cα reçoit une bonne partie de l'apport magnocellulaire du noyau géniculé latéral, tandis que la couche 4Cβ reçoit l'apport de la voie parvocellulaire.

Le nombre moyen de neurones contenus dans le cortex visuel primaire humain (dans chaque hémisphère) a été estimé à 140 000 000 (cent quarante millions ; Leuba & Kraftsik, Anatomy and Embryology, 1994).

Fonction

V1 a une carte très bien définie des informations spatiales en vision. Par exemple, chez l'homme, la rive supérieure de la fissure calcarine répond fortement à la moitié inférieure du champ visuel (en dessous du centre), et la rive inférieure de la fissure répond à la moitié supérieure du champ visuel. Conceptuellement, cette rétinotopie (qui décrit l'organisation spatiale des réponses neuronales) est une transformation de l'image visuelle de la rétine en V1. La correspondance entre un emplacement donné en V1 et dans le champ visuel subjectif est très précise : même les angles morts sont cartographiés en V1. Évolutivement, cette correspondance est très basique et se retrouve chez de nombreux animaux qui ont un cortex visuel. Chez les humains et les animaux avec une fovéa rétinienne , une grande partie de V1 est mappée sur la petite partie centrale du champ visuel, un phénomène connu sous le nom de grossissement cortical. Peut-être dans le but d'un codage spatial à grain fin, les neurones de V1 ont le plus petit champ récepteur de toutes les régions microscopiques du cortex visuel.

Les propriétés d'accord des neurones V1 (auxquelles les neurones répondent) diffèrent grandement dans le temps. Initialement 40 ms et même plus), les neurones V1 individuels sont fortement accordés en réponse à un petit ensemble de stimuli. C'est que la réponse neuronale peut discriminer de petits changements dans l'orientation visuelle, la fréquence spatiale et les couleurs .

V2

En juillet 2009, une étude liant un régulateur protéique à cette zone (V2) dans le cerveau du rat a été publiée dans la revue Science . Dans cette étude, il a été constaté que les neurones de la couche 6 de cette zone influencent la mémoire visuelle à long terme. Il était possible d'augmenter la mémoire de reconnaissance d'objets (ORM) de 45mn à plusieurs mois, et l'élimination de cette couche a fait disparaître cette mémoire. ]

Sélectivité

Le cortex V2 reçoit des informations principalement du cortex strié V1, qui possède des cellules sélectives pour des caractéristiques visuelles plus complexes, telles que la courbure, la sélectivité angulaire, les contours subjectifs et la disparité binoculaire ]

Une fonction caractéristique de V2 est la sélectivité angulaire, les cellules sélectives d'angle dans le cortex V2 possèdent des champs récepteurs qui sont activés par la combinaison de composants individuels de lignes ou de bords, cependant, elles ne présentent pas d'activité si seule une composante linéaire est affichée. Il convient de mentionner que la sélectivité angulaire en V2 n'est pas invariante aux angles, cela signifie que les champs récepteurs sont sélectifs à certaines ouvertures angulaires dans une certaine direction, pour lesquelles les entrées de V1 qui activent un champ récepteur sont 2 orientations en particulier, les études révèlent qu'en V4 il y a une invariance aux ouvertures angulaires. ]

V5/MT

MT est la zone en charge du mouvement visuel, les neurones de cette zone visuelle répondent sélectivement aux stimuli visuels avec une certaine direction, les réponses neuronales de cette zone ont été étudiées à l'aide de points lumineux qui changent de position, si les points se déplacent de Dans un manière cohérente, il y a une activation des neurones du mouvement, cependant, si les points changent de position de manière aléatoire, aucune réponse n'est produite. ]

Les lésions de cette région du cerveau ont des difficultés à effectuer des tâches de perception du mouvement telles que : la détection de mouvement, la direction et la discrimination de la vitesse. ]

Liens externes

• The Primary Visual Cortex (« le cortex visuel primaire »), par Matthew Schmolesky , à l'Université de l'Utah.
• Architecture of the Visual Cortex (« architecture du cortex visuel »), par David Hubel , à l'Université de Harvard.
• Simulateur pour la modélisation informatique des cartes du cortex visuel sur topographica.org