Les neuroscientifiques découvrent qu’ils peuvent prédire la qualité de la vision d’une personne en se basant sur la structure unique de son cortex visuel primaire.
La taille du cortex visuel et les tissus cérébraux permettent de prédire la qualité de la vision.
À bien des égards, l’œil fonctionne comme un appareil photo, la rétine faisant office de pellicule photographique (ou de CCD dans un appareil numérique). Cependant, vous ne voyez rien sans votre cerveau, qui reçoit les signaux visuels de l’œil via le nerf optique.
Le site primaire corticale région de le cerveau que reçoit, intègre, et traite visuel information transmise de le site rétines est connu comme le visuel cortex. Il est situé dans le lobe occipital du cortex cérébral primaire, qui se trouve dans la région la plus postérieure du cerveau. Le cortex visuel se divise en cinq zones différentes (V1 à V5) selon leur fonction et leur structure, V1 étant le cortex visuel primaire.
Une équipe de neuroscientifiques a découvert que la taille de notre cortex visuel primaire et la quantité de tissu cérébral que nous consacrons au traitement des informations visuelles à certains endroits de l’espace visuel peuvent prédire notre capacité à voir. L’étude, qui paraît aujourd’hui (13 juin 2022) dans le journal Nature Communicationsrévèle un nouveau lien entre la structure du cerveau et le comportement.
“Nous avons découvert que nous pouvons prédire la qualité de la vision d’une personne en fonction de la structure unique de son cortex visuel primaire”, explique l’auteur principal Marc Himmelberg, chercheur postdoctoral à New York University’s Center for Neural Science and Department of Psychology. “By showing that individual variation in the structure of the human visual brain is linked to variation in visual functioning, we can better understand what underlies differences in how people perceive and interact with their visual environment.”
As with fingerprints, the bumps and grooves on each person’s brain surface are unique. However, the significance of these differences is not fully understood, especially when it comes to their impact on behavior, such as distinctions in our ability to see.
In the study published in Nature Communications, Himmelberg and his co-authors, Jonathan Winawer and Marisa Carrasco, professors in NYU’s Center for Neural Science and Department of Psychology, sought to illuminate the relevance of these brain traits to how we see.
The primary visual cortex (V1) is arranged into a map of the image projected from the eye. But like many kinds of maps, it is distorted, with some parts of the image enlarged compared to others.
“Think of a subway map of New York City which makes Staten Island look smaller than Manhattan,” explains Winawer. “The map maintains some degree of accuracy, but it enlarges regions likely to be of broader interest. Similarly, V1 enlarges the center of the image we see—that is, where our eyes are fixating—relative to the periphery.”
This is because V1 has more tissue dedicated to the center of our field of view. Likewise, V1 also enlarges locations to the left and right of where our eyes are fixating relative to locations above or below, again because of differences in the arrangement of cortical tissue.
Using functional magnetic resonance imaging (fMRI), the scientists mapped the primary visual cortex (or “V1”) size of more than two dozen humans. The researchers also measured the quantity of V1 tissue these individuals have dedicated to processing visual information from different locations in their field of view—locations to the left, right, above, and below fixation.
These participants also undertook a task designed to assess the quality of their vision at the same locations in their field of view as the V1 measurements. The participants discriminated among the orientation of patterns shown on a computer screen, which were used to gauge “contrast sensitivity,” or the ability to make distinctions among images.
Their results showed that differences in V1 surface area could predict measurements of people’s contrast sensitivity. First, people with a large V1 had better overall contrast sensitivity than did those with a small V1 (the largest surface area being 1,776 square millimeters [mm2] et le plus petit étant de 832 mm2). Deuxièmement, les personnes dont le V1 avait plus de tissu cortical traitant les informations visuelles d’une région spécifique de leur champ de vision avaient une sensibilité au contraste plus élevée à cette région par rapport à celles dont le tissu cortical dédié à la même région était moins important. Troisièmement, chez tous les participants, une sensibilité au contraste plus élevée à un endroit spécifique (par exemple, à gauche) qu’à un autre endroit équidistant de la fixation (par exemple, au-dessus) correspondait à des régions avec plus ou moins de tissu cortical, respectivement.
“En somme, plus la surface locale de V1 dédiée à l’encodage d’un emplacement spécifique est importante, meilleure est la vision à cet endroit”, conclut Carrasco. “Nos résultats montrent que les différences de perception visuelle sont inextricablement liées aux différences de structure du cortex visuel primaire dans le cerveau.”
Référence : “Relier les différences individuelles dans le cortex visuel primaire humain à la sensibilité au contraste autour du champ visuel” 13 juin 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-31041-9
Cette recherche a été soutenue par une subvention des National Institutes of Health (R01-EY027401).
