Le secret des illusions d’optique enfin révélé

Les illusions visuelles sont des phénomènes qui trompent notre perception visuelle et nous font voir des choses qui ne sont pas réellement présentes. Elles ont longtemps intrigué les chercheurs, qui se demandent si elles sont dues à des processus psychologiques complexes ou à des contraintes physiques de nos yeux et de notre cerveau. Une étude récente donne une réponse à cette question. Elle propose un modèle innovant qui suggère que les illusions visuelles s’expliquent par les limites dans les réponses neuronales, plutôt que par des processus psychologiques plus profonds.

Le rôle de la bande passante limitée des neurones

L’étude publiée dans la revue PLOS Computational Biology a été faite par le Dr Jolyon Troscianko de l’université d’Exeter et d’autres chercheurs de l’université du Sussex. Elle se base sur le concept de « bande passante limitée » des neurones, c’est-à-dire que les neurones dans nos yeux et notre cerveau ont une vitesse maximale d’activation, qui change la façon dont nous voyons les couleurs. Par exemple, si nous regardons une image avec du blanc et du noir très contrastés, nos neurones ne peuvent pas suivre le changement rapide de luminosité et créent une illusion visuelle.

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Le modèle développé combine ce concept avec des informations sur la façon dont nous voyons les motifs à différentes tailles. Il se base aussi sur l’idée que notre vision marche mieux quand il s’agit de scènes naturelles, qui ont des contrastes moyens et des couleurs variées. Le modèle a été créé pour prédire comment les animaux voient les couleurs, mais il peut aussi prédire beaucoup d’illusions visuelles chez les humains.

Par exemple, le modèle peut expliquer l’illusion du damier d’Adelson, qui montre deux cases qui ont la même couleur mais qui semblent avoir des couleurs différentes à cause du contexte. Le modèle montre que cette illusion vient du fait que nos neurones ne peuvent pas faire la différence entre les changements locaux de luminosité et les changements globaux dus à la lumière. Ainsi, notre système visuel voit la case plus claire comme étant plus sombre qu’elle ne l’est vraiment, et inversement pour la case plus sombre.

Les implications pour la compréhension de la perception visuelle

Cette étude remet en cause certaines idées sur le fonctionnement des illusions visuelles. Elle pose notamment la question de savoir comment nos yeux et notre cerveau peuvent voir le contraste élevé des téléviseurs haute définition, qui font des zones blanches très brillantes en contraste avec des noirs très profonds. Selon le Dr Troscianko, les humains ne peuvent voir que des contrastes d’environ 200:1 à une seule taille, alors que les téléviseurs modernes font des contrastes jusqu’à 10 000:11. Cela pose un mystère sur la façon dont notre système visuel peut voir ces contrastes.

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Le modèle proposé révèle que les neurones avec une bande passante de contraste limitée peuvent mélanger des signaux pour nous faire voir ces contrastes énormes. Mais cette information est « compressée », ce qui crée les illusions visuelles. Les neurones spécialisés dans différentes tailles de contraste ont des niveaux de sensibilité et de capacité différents pour voir des contrastes faibles ou forts. Ainsi, notre système visuel a évolué pour être performant et voir des contrastes plus grands que 10 000:1.

Cette étude montre comment une grande partie de la couleur et des illusions visuelles vient de mécanismes simples faits pour coder efficacement les images naturelles. Les résultats fournissent aussi une base solide pour modéliser la vision des humains et des autres animaux. Comprendre comment marche notre perception visuelle et ses limites nous aide à apprécier la complexité de notre système visuel et la façon dont nous interagissons avec ce que nous voyons.

Les applications possibles dans différents domaines

Ces découvertes sont importantes dans différents domaines, comme la psychologie ou la technologie. En comprenant mieux comment nos perceptions visuelles se font et comment les illusions viennent de limites neuronales, nous pouvons créer des technologies plus avancées qui s’adaptent à notre système visuel. 

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De plus, ces découvertes ouvrent de nouvelles pistes de recherche sur la perception visuelle et la façon dont nous interagissons avec ce que nous voyons. Par exemple, nous pouvons nous demander comment les illusions visuelles changent notre comportement, nos émotions ou nos décisions. Nous pouvons aussi nous intéresser à la façon dont les autres animaux voient les couleurs et les illusions visuelles, et comment cela change leur survie et leur communication.

Les illusions visuelles sont donc plus qu’un simple divertissement. Elles sont le reflet des limites neuronales qui font notre perception visuelle. En les étudiant, nous pouvons mieux comprendre comment notre système visuel marche et comment il s’adapte aux conditions de la nature.

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