Hubel et Wiesel et la Base Neuronale de la Perception Visuelle

Snap! Craque! Papa!

Ce sont les sons que les professeurs David Hubel et Torsten Wiesel ont entendus au début des années 1950 lorsqu’ils ont enregistré à partir de neurones du cortex visuel d’un chat, alors qu’ils déplaçaient une ligne brillante sur sa rétine. Au cours de leurs enregistrements, ils ont remarqué quelques choses intéressantes: (1) les neurones ne se déclenchaient que lorsque la ligne se trouvait à un endroit particulier de la rétine, (2) l’activité de ces neurones changeait en fonction de l’orientation de la ligne et (3) parfois, les neurones ne se déclenchaient que lorsque la ligne se déplaçait dans une direction particulière.

Augmentez votre volume et écoutez l’activité neuronale de ces neurones du cortex visuel!

Les expériences classiques de Hubel et Wiesel sont fondamentales pour notre compréhension de la façon dont les neurones le long de la voie visuelle extraient des informations de plus en plus complexes du motif de lumière projeté sur la rétine pour construire une image. D’une part, ils ont montré qu’il existe une carte topographique dans le cortex visuel qui représente le champ visuel, où les cellules voisines traitent les informations des champs visuels voisins. De plus, leurs travaux ont déterminé que les neurones du cortex visuel sont disposés dans une architecture précise. Les cellules ayant des fonctions similaires sont organisées en colonnes, de minuscules machines de calcul qui relaient des informations vers une région supérieure du cerveau, où une image visuelle est formée. Dans l’ensemble, leurs travaux ont révélé comment les neurones corticaux visuels codaient les caractéristiques de l’image, les propriétés fondamentales des objets qui nous aident à construire notre perception du monde qui nous entoure.

Mais ils n’ont pas commencé avec des résultats aussi clairs et des enregistrements méticuleux. Au contraire, leur découverte initiale était le résultat d’une pure chance! Travaillant dans un petit laboratoire du sous-sol de Johns Hopkins, Hubel et Wiesel ont eu du mal à trouver une activité neuronale dans le cerveau du chat qui était en corrélation avec des images de taches sombres et claires. De plus en plus frustrées, elles agitaient les bras, sautaient et affichaient même des images de femmes glamour de magazines! Hélas, rien.

Puis, en déplaçant une lame dans l’ophtalmoscope, ils ont entendu une cellule dans le cortex visuel du chat s’allumer. Le bord de la lame avait jeté une ligne faible, droite et étroite sur la rétine du chat. Ils ont étudié la cellule pendant neuf heures, puis ont couru dans le couloir en hurlant de joie!

Vous pouvez entendre le Dr Hubel le décrire ici:

Peu de temps après l’annonce de l’attribution du prix Nobel de physiologie et médecine à Hubel et Wiesel en 1981, le Dr Hubel a déclaré: « Il existe un mythe selon lequel le cerveau ne peut pas se comprendre lui-même. Il est comparé à un homme essayant de se soulever par ses propres bootstraps. Nous pensons que c’est un non-sens. Le cerveau peut être étudié tout comme le rein. »

Touché, Dr Hubel, touché.

~

Image de Jooyeun Lee.