Comment le cortex visuel est-il organisé?
Toutes les informations visuelles que l'esprit humain reçoit sont traitées par une partie du cerveau appelée cortex visuel . Le cortex visuel fait partie de la couche la plus externe du cerveau, le cortex, et se situe au pôle dorsal du lobe occipital; plus simplement, à l'arrière du cerveau. Le cortex visuel obtient ses informations via des projections qui vont des globes oculaires à travers le cerveau. Les projections passent d’abord par un point d’arrêt situé au centre du cerveau, une bosse semblable à une amande, connue sous le nom de noyau latéral géniculé (LGN). De là, ils sont projetés dans le cortex visuel pour traitement.
Le cortex visuel est divisé en cinq zones, appelées V1, V2, V3, V4 et MT, parfois appelées V5. V1, parfois appelé cortex strié en raison de son aspect strié lorsqu'il est teint et mis au microscope, est de loin le plus grand et le plus important. Il est parfois appelé cortex visuel primaire ou zone 17. Les autres zones visuelles sont appelées cortex extrastrié . V1 est l’une des régions du cerveau humain les plus étudiées et les plus comprises.
V1 est une couche de cerveau d’une épaisseur d’environ 0,07 pouce (2 mm) avec à peu près la surface d’une fiche. Parce qu’il est froissé, son volume n’est que de quelques centimètres cubes. Les neurones de V1 sont organisés au niveau local et global, avec des schémas d'organisation horizontaux et verticaux. Les variables pertinentes à extraire des données sensorielles brutes incluent la couleur, la forme, la taille, le mouvement, l'orientation et d'autres plus subtiles. La nature parallélisée du calcul dans le cerveau humain signifie qu'il existe certaines cellules activées par la présence de la couleur A, d'autres activées par la couleur B, etc.
Le protocole organisationnel le plus évident dans V1 est celui des couches horizontales. Il y a six couches principales, étiquetées avec des chiffres romains de I à VI. I est la couche la plus externe, la plus éloignée des globes oculaires et de LGN, recevant par conséquent le plus petit nombre de projections directes contenant des données visuelles. Les faisceaux nerveux les plus épais du LGN sont projetés dans les couches V et VI, qui contiennent elles-mêmes des nerfs qui font saillie dans le LGN, formant une boucle de rétroaction. Le retour d'informations entre l'expéditeur des données visuelles (LGN) et son processeur (V1) est utile pour clarifier la nature des données de sens ambiguës.
Les données sensorielles brutes proviennent des yeux sous forme d'un ensemble de tirs nerveux appelé carte rétinotopique . La première série de neurones est conçue pour effectuer des analyses relativement élémentaires de données sensorielles - un ensemble de neurones conçus pour détecter les lignes verticales peut s'activer lorsqu'un seuil critique de "pixels" visuels se révèle configuré selon un motif vertical. Les processeurs de niveau supérieur prennent leurs "décisions" en fonction de données prétraitées provenant d'autres neurones; par exemple, un ensemble de neurones conçus pour détecter la vitesse d'un objet peut dépendre d'informations provenant de neurones conçus pour détecter des objets en tant qu'entités distinctes de leurs arrière-plans.
Un autre schéma d'organisation est l'architecture neuronale verticale ou en colonnes. Une colonne s'étend à travers toutes les couches horizontales et consiste généralement en des neurones possédant des similitudes fonctionnelles ("neurones qui tirent ensemble, se connectent ensemble") et des points communs dans leurs biais. Par exemple, une colonne peut accepter des informations provenant exclusivement du globe oculaire droit, l’autre de la gauche. Les colonnes ont généralement des sous-colonnes, appelées respectivement macrocolonnes et microcolonnes . Les microcolonnes peuvent être si petites qu'elles ne contiennent qu'une centaine de neurones.
Il est difficile d'étudier les détails du traitement de l'information dans le cerveau humain en raison de la manière complexe, ad hoc et apparemment désordonnée de l'évolution du cerveau des primates, ainsi que de la nature complexe que tout cerveau est sûr de montrer en raison de son énorme tâche. La lésion sélective du cortex visuel chez les sujets animaux est historiquement l’un des moyens les plus productifs (et controversés) d’examiner le fonctionnement des neurones, mais ces derniers temps, des scientifiques ont développé des outils pour désactiver ou activer de manière sélective certaines zones du cerveau sans les endommager. La résolution des dispositifs d'analyse du cerveau augmente de façon exponentielle et les algorithmes sont de plus en plus sophistiqués pour gérer le flot de données caractéristique des sciences cognitives. Il n’est pas invraisemblable de penser qu’un jour nous pourrons comprendre le cortex visuel dans son intégralité.