Des chercheurs français ont découvert comment le cerveau compense les mouvements rapides des yeux, appelés saccades, pour créer une vision stable du monde. Cette avancée, publiée dans la revue Nature Communications, pourrait avoir des applications dans la robotique et la réalité virtuelle.
Une question vieille de plusieurs décennies
Lorsque nos yeux se déplacent d'un point à un autre, ils effectuent des mouvements extrêmement rapides, les saccades, qui peuvent atteindre une vitesse de 900 degrés par seconde. Pourtant, nous ne percevons pas ces mouvements comme des images floues ou sautillantes. Comment le cerveau parvient-il à stabiliser la vision ? Cette question taraude les neuroscientifiques depuis des décennies.
Une équipe de l'Institut de la vision à Paris, dirigée par le docteur Jean-Pierre Lefebvre, a utilisé des techniques d'imagerie cérébrale avancées pour observer l'activité des neurones chez des singes et des humains lors de saccades. Ils ont découvert que le cerveau envoie un signal copie d'efférence, une copie du signal moteur envoyé aux muscles oculaires, qui est transmise à une région spécifique du cortex visuel : l'aire MT (moyenne temporale).
Le rôle clé de l'aire MT
L'aire MT est connue pour être impliquée dans la perception du mouvement. Les chercheurs ont montré que, pendant une saccade, les neurones de cette aire modifient leur activité pour annuler la stimulation visuelle due au mouvement rapide. Plus précisément, ils ont identifié un type de neurones qui s'activent uniquement pendant les saccades et qui inhibent les neurones sensibles au mouvement.
« Nous avons découvert un mécanisme de suppression actif : le cerveau prédit les conséquences sensorielles de nos propres mouvements et les annule », explique le docteur Lefebvre. « C'est comme si le cerveau disait : ce mouvement, c'est moi qui l'ai causé, donc je l'ignore. »
Des implications pour la robotique et la réalité virtuelle
Cette découverte a des implications importantes pour la conception de systèmes de vision artificielle. En robotique, les caméras montées sur des robots mobiles subissent des secousses et des mouvements rapides qui dégradent l'image. En s'inspirant de ce mécanisme cérébral, les ingénieurs pourraient développer des algorithmes de stabilisation d'image plus efficaces.
Dans le domaine de la réalité virtuelle, les casques provoquent souvent une sensation de vertige en raison de la latence entre les mouvements de la tête et l'affichage. Comprendre comment le cerveau gère les saccades pourrait aider à réduire ces effets indésirables.
Une étude rigoureuse
L'étude a été menée sur 15 participants humains et 3 singes macaques. Les chercheurs ont enregistré l'activité neuronale à l'aide d'électrodes implantées dans l'aire MT des singes, et ont utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) chez les humains. Ils ont également mesuré les mouvements oculaires avec une caméra à haute fréquence.
Les résultats montrent que la suppression des signaux visuels pendant les saccades est très rapide, de l'ordre de 100 millisecondes, et qu'elle est coordonnée avec le début du mouvement de l'œil.
« Cette recherche ouvre de nouvelles pistes pour comprendre des troubles visuels comme la cécité au mouvement, où les patients perçoivent le monde comme une succession d'images fixes », ajoute le docteur Lefebvre.
Les prochaines étapes consisteront à étudier comment ce mécanisme est affecté par le vieillissement ou par des maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson, qui affecte également les mouvements oculaires.
