Plus que ce que les yeux peuvent en voir...

Ne vous est-il jamais arrivé de visionner une vidéo tremblante réalisée par une main maladroite à vous en rendre presque malade ? Or, avec nos yeux continuellement en mouvement dans tous les sens et notre corps qui ne se tient presque jamais immobile, c'est exactement la situation à laquelle notre cerveau est confronté. Et en dépit de ce flux visuel de mauvaise qualité, nous percevons habituellement notre environnement comme parfaitement stable.

Non seulement le cerveau trouve un moyen de compenser les déplacements incessants de notre regard, mais, selon des chercheurs en biologie de l'institut Salk en Califorrnie, il renverse carrément les rôles et se fonde sur les mouvements des yeux pour reconnaître des objets partiellement cachés ou mobiles. Les résultats de cette recherche seront publiés dans une prochaine édition de Nature Neuroscience.

"On pourrait penser qu'en déplaçant les yeux, notre perception des objets soit dégradée," explique Richard Krauzlis, professeur au laboratoire de neurobiologie des systèmes de l'institut. "La chose surprenante est que leurs déplacements aident en réalité à résoudre les images visuelles ambiguës".

Nos yeux bougent tout le temps, que ce soit pour suivre un objet en mouvement ou pour balayer notre environnement. En moyenne, nos yeux se déplacent plusieurs fois par seconde. "Ce n'est pas pour autant que nous avons l'impression que le monde entier tourne autour de nous. Nous ressentons un monde stable", dit Krauzlis.

Comme une caméra vidéo haut de gamme, le cerveau se fonde sur un système interne de stabilisation d'image pour empêcher notre perception du monde de se transformer en un chaos trouble. Comme l'explique Ziad Hafed, co-auteur de l'article, "Le cerveau a évidemment trouvé une solution. En plus du flux visuel sautillant, le système visuel reçoit continuellement le feedback des mouvements des yeux que le cerveau génère".

Hafed et Krauzlis ont poussé d'une étape, le problème de savoir comment le cerveau était capable de maintenir une perception correcte dans des circonstances moins qu'optimales. "Si l'on pense au flux visuel comme à un groupe de pixels entrant par les yeux, le défi réel pour le système visuel est de décider quels pixels appartiennent à tel ou tel objet. Nous nous sommes demandés si des informations sur les mouvements des yeux sont utilisés par le cerveau pour résoudre ce délicat problème", expose Hafed.

Krauzlis explique que le cerveau humain reconnaît des objets dans les circonstances de tous les jours parce qu'il est très doué pour compléter une absence d'information visuelle. "Quand nous voyons un animal, par exemple un cerf partiellement caché par le tronc des arbres dans une forêt, nous sommes capables de fragmenter la scène et d'interpréter correctement les caractéristiques individuel et de les regrouper en entités".

Cependant, bien que reconnaître un cerf dans la forêt semble être sans effort pour nous, ce n'est pas une opération insignifiante pour le cerveau. Apprendre aux ordinateurs à identifier des objets dans des situations réelles s'est avéré être un problème presque insurmontable. Les chercheurs en intelligence artificielle dépensent de nombreuses heures et beaucoup d'efforts à essayer de concevoir des robots capables d'identifier des objets dans des situations sans contrainte, mais jusqu'ici, leur réussite est modérée.

Pour déterminer jusqu'à quel point les mouvements des yeux aident réellement le cerveau à reconnaître les objets, Hafed et Krauzlis ont effectué une étude expérimentale sur des volontaires à qui il était demandé s'ils percevaient mieux un objet en déplaçant activement les yeux ou en regardant fixement un point donné dans l'espace. Les sujets visualisaient une courte vidéo où une forme en chevron partiellement cachée se déplaçait en cercle.

Lorsqu'ils gardaient les yeux fixés sur un point immobiles, les observateurs ne percevaient que les lignes aléatoires se déplaçant en haut et en bas. Par contre, en déplaçant les yeux de façon telle que leurs flux visuels d'entrée demeurent inchangés, les sujets identifiaient aisément les lignes comme un chevron tournant.

"Il s'avère que les mouvements des yeux facilitent non seulement la stabilisation des images, mais que cette donnée supplémentaire joue également un rôle important dans la perception des objets face à tous les défis que posent les scènes visuelles de la réalité, que les objets soient masqués, qu'ils se déplacent, ou autre", conclut Hafed.