« C'est maintenant ou jamais », titre cette recherche fondamentale du National Eye Institute (NEI/NIH). Notre cerveau a au maximum 100 millisecondes pour percevoir « les événements visuels ». Un décryptage présenté dans le Journal of Neuroscience, qui va permettre de mieux comprendre les pathologies caractérisées par un déficit de la perception et de l'attention visuelles.
Ces scientifiques du NEI identifie une fenêtre temporelle cruciale – ici chez la souris- dont le cerveau a besoin pour saisir les événements visuels. Alors que le cerveau traite les données visuelles, une région conservée sur le plan de l'évolution connue sous le nom de colliculus supérieur informe les autres zones du cerveau qu'un événement s'est produit. L'inhibition de cette région du cerveau pendant une fenêtre spécifique de 100 millisecondes inhibe aussi la perception des événements chez la souris. La compréhension de ces différentes étapes du traitement visuel peut permettre de mieux comprendre les maladies caractérisées entre autres symptômes par un déficit de la perception et de l'attention visuelles, comme la schizophrénie par exemple, ou encore le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention (TDAH).
100 millisecondes c’est le temps dont dispose le cerveau pour percevoir un événement visuel
La détection rapide d'événements importants, comme les dangers, les menaces ou la possibilité d'une récompense est l’une des fonctions les plus importantes de la vision, rappelle l’auteur principal, le Dr Richard Krauzlis, du Département Mouvements oculaires et sélection visuelle du NEI. En décryptant l’ensemble de ce processus de détection, la recherche situe ce processus au-delà du cortex visuel, également dans le mésencéphale.
- La perception visuelle ou capacité de savoir que l'on a vu quelque chose dépend de la collaboration entre l'œil et le cerveau. Les signaux générés dans la rétine transitent par les fibres nerveuses des cellules ganglionnaires rétiniennes vers le cerveau.
- Chez la souris, 85% des cellules ganglionnaires rétiniennes se connectent au colliculus supérieur. Le colliculus supérieur accomplit la plus grande partie du traitement visuel précoce chez ces animaux.
- Chez les primates, un cortex visuel très complexe prend en charge une grande partie de cette charge de traitement visuel, mais 10% des cellules ganglionnaires rétiniennes se connectent toujours au colliculus supérieur, qui gère les tâches de perception de base.
Le rôle clé du colliculus supérieur dans la fonction de détection : le colliculus supérieur recueille les données en provenance de la rétine et du cortex, et lorsqu'il existe des preuves suffisantes qu'un événement s'est produit dans le champ visuel, les neurones du colliculus supérieur s’activent.
Les souris constituent de bons modèles d’étude de ces mécanismes car elles présentent des mécanismes de base pour la détection d'événements et l'attention visuelle similaires à ceux des humains. Ensuite, les outils génétiques permettent d'étudier comment des gènes et des neurones spécifiques sont impliqués dans le contrôle de la perception. Dans cette étude, c’est la technique appelée optogénétique qui permet de contrôler l'activité du colliculus supérieur au fil du temps. Les scientifiques travaillent sur des souris génétiquement modifiées de manière à pouvoir activer ou désactiver les neurones du colliculus supérieur à l'aide d'un faisceau de lumière. Ce commutateur marche-arrêt peut être chronométré avec précision, permettant aux chercheurs de déterminer exactement quand les neurones du colliculus supérieur interviennent pour détecter les événements visuels. Enfin, dans cette expérience, les souris ont été formées à lécher un bec en cas de perception d’un événement visuel. L’expérience montre que :
- l'inhibition des cellules du colliculus supérieur rend les souris moins susceptibles de signaler qu'elles ont perçu l’événement, et même lorsqu’elles l’ont perçu, elles mettent plus de temps à manifester leur perception ;
- pour inhiber cette perception visuelle, l’inhibition des cellules du colliculus supérieur doit intervenir dans un intervalle de 100 millisecondes (un dixième de seconde) après l'événement visuel ;
- si l'inhibition des cellules du colliculus supérieur intervient après 100 millisecondes, le comportement des souris n’est pas affecté ;
- l'inhibition des cellules du colliculus supérieur entraîne des effets spécifiques selon son côté : parce que l'œil gauche est connecté au colliculus supérieur droit et vice et versa.
En fait, l’expérience montre qu’il est possible de bloquer temporairement la transmission de signaux neuronaux en respectant un timing précis (ce qui est possible avec l'optogénétique) et que le colliculus supérieur est une cible prometteuse pour évaluer ou tenter de rétablir la perception visuelle, en cas de dysfonction.
Source: Journal of Neuroscience Apr 6, 2020 DOI : 10.1523/JNEUROSCI.2642-19.2020 A causal role for mouse superior colliculus in visual perceptual decision-making. »
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