Cortex visuel : définition, anatomie et fonctions de la vision
Cortex visuel : définition, anatomie et fonctions — découvrez comment le lobe occipital traite la vision, découvertes clés de Hubel et Wiesel et méthodes d'étude modernes (EEG, IRMf).
Le cortex visuel est la région du cortex cérébral qui prend en charge la perception visuelle. Il est relativement mince — entre 1,5 mm et 2 mm chez l'humain — mais très organisé en couches et en aires fonctionnelles. Physiquement, il se situe à l'arrière du cerveau, dans le lobe occipital, et comprend notamment le cortex visuel primaire (souvent appelé V1 ou aire 17 de Brodmann) ainsi que des aires visuelles secondaires (V2, V3, V4, MT/V5, etc.). Chez les primates (singes, humains) le cortex visuel occupe une part importante de la surface corticale ; chez d'autres mammifères la taille et l'organisation peuvent différer.
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Anatomie et organisation
Le cortex visuel est organisé selon plusieurs principes clés :
- Couches corticales : comme le reste du néocortex, il comporte six couches cellulaires. La couche 4 reçoit la majeure partie des afférences thalamiques (provenant du noyau géniculé latéral, LGN) qui transmettent l'information rétinotopique.
- Retinotopie : la carte rétinienne est conservée : des régions voisines de la rétine projettent sur des régions voisines de V1. La fovéa (zone centrale de la rétine) est fortement surreprésentée (magnification corticale).
- Colonnes fonctionnelles : V1 présente des colonnes d'ocularité (préférence pour l'œil gauche ou droit), des colonnes d'orientation (préférence pour des directions d'arêtes) et des « blobs » impliqués dans le traitement des couleurs.
- Aires visuelles hiérarchiques : après V1, l'information est relayée vers V2 puis vers des aires spécialisées — certaines pour l'analyse de la forme et de la couleur (voie ventrale), d'autres pour le mouvement et la localisation spatiale (voie dorsale).
Cellules et réponses neuronales
Les études électrophysiologiques ont décrit des classes de cellules selon leur champ récepteur et leur sensibilité :
- Cellules simples : répondent à des bords ou barres de lumière d'une orientation et d'une position précises.
- Cellules complexes : ont une sensibilité à l'orientation mais sont moins sensibles à la position exacte du stimulus et peuvent coder le mouvement.
- Cellules de niveau supérieur : dans les aires extrastriées, des neurones répondent à stimuli plus complexes (visages, objets, mouvements biologiques).
Ces propriétés permettent d'extraire progressivement des caractéristiques visuelles (contraste, orientation, couleur, mouvement, profondeur) avant leur intégration en représentations d'objets et d'espaces.
Méthodes d'étude
Les neuroscientifiques utilisent diverses techniques pour étudier le cortex visuel :
- Enregistrements intracellulaires et extracellulaires : potentiels d'action enregistrés par électrodes chez l'animal (chats, furets, rats, souris, singes) pour étudier la réponse de neurones individuels.
- Imagerie fonctionnelle : EEG, MEG et IRMf fournissent des signaux non invasifs chez l'homme, permettant de cartographier l'activité et la retinotopie à grande échelle.
- Imagerie optique et calcium : techniques modernes (imagerie calcique, imagerie de voltage) offrent une résolution spatiale/temporale élevée chez les modèles animaux.
- Stimulation et perturbation : stimulation électrique, optogénétique, stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ou lésions permettent de tester la causalité entre une région et une fonction visuelle.
Découvertes historiques et contributions majeures
David Hubel et Torsten Wiesel ont profondément marqué le domaine par leurs expériences classiques sur la réponse des neurones de V1 aux stimuli visuels, la découverte des colonnes d'orientation et de l'organisation en colonnes d'ocularité, ainsi que par leurs travaux sur la période critique du développement visuel. Ils ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1981 pour ces découvertes.
Plasticité et développement
Le cortex visuel montre une importante plasticité, surtout durant le développement précoce : la privation visuelle d'un œil durant une période critique peut entraîner une dominance corticale de l'autre œil (amblyopie). Des mécanismes plastiques subsistent à l'âge adulte mais sont plus limités. La plasticité est aussi observée après lésions : réorganisation corticale et adaptation comportementale peuvent partiellement compenser des pertes sensorielles.
Implications cliniques
Les lésions du cortex visuel peuvent provoquer :
- Des scotomes (zones d'aveuglement dans le champ visuel) ou une cécité corticale si V1 est détruit.
- Le phénomène de « blindsight » : certaines personnes, bien qu'incapables de percevoir consciemment un stimulus, conservent une capacité à détecter ou orienter le regard vers des objets grâce à des voies alternatives.
- Des troubles de la reconnaissance visuelle (agnosies) si des aires visuelles extrastriées sont atteintes.
- Des troubles du développement visuel (amblyopie) liés à des anomalies précoces d'entrée visuelle.
En résumé, le cortex visuel est une structure fine mais extraordinairement organisée, centrale pour la transformation des signaux rétiniens en perception visuelle riche. Les avancées techniques et conceptuelles depuis Hubel et Wiesel continuent d'affiner notre compréhension de ses circuits, de son développement et de son rôle dans la santé et la maladie.
Cortex visuel primaire
Le cortex visuel primaire (V1) est la zone visuelle du cerveau la mieux étudiée. C'est là que les messages arrivent des noyaux géniculés latéraux, qui sont des stations relais pour les informations provenant de la rétine. Chaque noyau géniculé latéral reçoit des signaux du champ visuel opposé.
Chaque V1 envoie des informations à deux voies principales, appelées flux ventral et flux dorsal.
- Le flux ventral commence avec V1, passe par la zone visuelle V2, puis par la zone visuelle V4, et jusqu'au cortex temporal inférieur (cortex IP). Le flux ventral, parfois appelé "Quel chemin", est associé à la reconnaissance des formes et à la représentation des objets. Il est également associé au stockage de la mémoire à long terme.
- Le courant dorsal commence par V1, passe par la zone visuelle V2, puis par la zone dorso-médiale (DM/ V6) et la zone visuelle MT (temporal moyen/ V5) et par le cortex pariétal postérieur. Le flux dorsal, parfois appelé "Voie du lieu" ou "Voie du comment", est associé au mouvement, à la représentation de l'emplacement des objets et au contrôle des yeux et des bras, en particulier lorsque des informations visuelles sont utilisées pour guider les mouvements des yeux ou l'atteinte.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que le cortex visuel ?
R : Le cortex visuel est une partie du cerveau qui permet la vision. Il est situé dans le lobe occipital, à l'arrière du cerveau, et est relativement fin, entre 1,5 et 2 mm chez l'homme.
Q : Qui a effectué des recherches sur le cortex visuel ?
R : David Hubel et Torsten Wiesel ont mené des recherches sur le cortex visuel pendant de nombreuses années. Ils ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1981 pour leurs découvertes sur le traitement de l'information dans le système visuel.
Q : Quel type de recherche ont-ils effectué ?
R : Dans les années 1960 et 1970, leurs travaux ont porté sur le développement du système visuel. Ils ont travaillé sur les parties du cortex visuel du cerveau qui reçoivent des signaux de l'un ou l'autre œil, décrivant comment les signaux de ces yeux sont traités par le cerveau pour générer des détecteurs de bords, des détecteurs de mouvement, des détecteurs de profondeur stéréoscopique et des détecteurs de couleurs - les éléments constitutifs d'une scène visuelle.
Q : Comment les chercheurs peuvent-ils étudier l'activité du cortex visuel primaire ?
R : La recherche sur l'activité du cortex visuel primaire peut impliquer l'enregistrement de potentiels d'action à partir d'électrodes situées dans le cerveau d'un animal (chat, furet, rat, souris ou singe). Il est également possible d'enregistrer des signaux à l'extérieur de l'animal à l'aide de techniques d'EEG, de MEG ou d'IRMf qui permettent de recueillir des informations sans envahir le cerveau de l'animal.
Q : Quelle est l'épaisseur du cortex visuel de l'homme ?
R : Le cortex visuel humain est relativement fin - entre 1,5 et 2 mm d'épaisseur.
Q : Quel prix Hubel et Wiesel ont-ils reçu pour leurs découvertes sur le traitement de l'information dans le système visuel ?
R : David Hubel et Torsten Wiesel ont remporté le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1981 pour leurs découvertes sur le traitement de l'information dans le système visuel.
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Auteur
AlegsaOnline.com Cortex visuel : définition, anatomie et fonctions de la vision Leandro Alegsa
URL: https://fr.alegsaonline.com/art/105637
Sources
- sciencedirect.com : sciencedirect.com/science/article/pii/S0042698910003743