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La fct cognitive qui doit ê examinée en 1er lieu est la prise d’info et la représentation mentale
initiale de celle-ci, autemt dit le codage des caract. phys des stimuli sensoriels de manière à ce
que le syst cognitif puisse extraire de ces caract phys la signification correspondante.
L’info traitée par le syst cognitif hûm a son origine ds la stimulation de nos organes
sensoriels.  primcipe de fctmt de l’œil.
L’info optique est traitée initialemt par des mécanismes dont le fctmt est rigide, automatique,
obligatoire et insensible à tte connaissance qui ne fasse pas partie de leur domaine propre.
(mécanismes = modules ou syst modulaires)
Les syst perceptifs effectuent des calculs tres complexes pr passer de la représentation
rétinienne du stimulus à l’objet extérieur. (calculs qui sont obligatoires) Pr les effectuer, les
syst perceptifs utilisent certaines infos, les seules auxquelles ils ont accès (on appelle cette
caract « impénétrabilité cognitive »)
L’impénétrabilité cognitive rend la perception plus fiable et moins faillible. En n’utilisant
qu’une partie de l’info qui semble importante, les syst perceptifs font des calculs plus rapides
que s’ils prenaient tte l’info. L’intérêt pr les syst perceptifs à avoir évolué en modules est
énorme : un organisme est mieux adapté s’il répond à ce qu’il voit qu’à ce qu’il s’attend à
voir. Il aut mieux accepter de faux résultats positifs ( et d’agir pr rien) que de faux résultats
négatifs ( et ne pas agir quand il l’aurait fallu).
1. La prise d’info visuelle
L’œil hûm
David Hubel décrit l’œil cô « une machine qui fait de la mise au point automatique, s’ajuste
automatiquemt à l’intensité de la lumière, est équipée d’une lentille autonettoyante, et est
rattachée à un ordi avec des capacités de traitemt en // si avancées que les ingénieurs
commencent juste à considérer des stratégies analogues ».
L’œil est un globe de 2.5 cm de diam, enfoncé ds une cavité appelée l’orbite. Le caractère
autonettoyant est réalisé par le clignemt des paupières et la lubrification grâce aux glandes
lacrymeles. Les mvmts de l’œil sont effectués grace à 6 muscles qui permettent de bouger
latéralemt, verticalemt et ds une certaine mesure en colimaçon.
Le syst optique de l’œil
La lum qui atteint l’œil rencontre d’abord une fenetre protectrice extérieure, la cornée. Elle
travaerse ensuite l’humeur aqueuse, puis la pupille qui est l’ouverture de l’iris.
La pupille peut changer son diam grace à des fibres musculaires réglant ainsi ds une
certaine mesure la qnté de lum qui pénètre ds l’œil. Plus petite qd lum forte et plus grde qd
lum faible. Ajustemts tres lents (5s pour une contraction complete et 5min pour une
dilatation complete).
La cornée et dans une moindre mesure, le cristallin, réfractent la lum sur la rétine. Le
cristallin a pr autre fct importante de permettre la mise au pt de l’image en fct de la dist, en
modifiant sa courbure. Le cristallin en modifiatn sa courbure modifie la position du foyer. Si
la courbure augm, le foyer se rapproche de la lentille et l’image se forme plus près de la
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lentille. Si elle diminue, le foyer s’éloigne et l’image se forme plus loin. Ce mécanisme
d’ajustemt en fct de la dist des objets s’appelle l’accommodation.
La rétine
La rétine contient plusieurs couches de cellules.
Les photorécepteurs sont des cellules spéc ds la transfo de signaux lumineux en signaux
nerveux. Ils se trouvent à l’arrière de la rétine et sont de 2 types : les bâtonnets et les cônes.
La rétine contient 3 régions partic :
- Le disque optique : = pt de sorite des terminaisons nerveuses et des vaisseaux sanguins
de l’œil. Il ne contient pas de photorécepteurs et est donc aveugle.
- La fovéa : = une petite dépression de 2d° d’angle située au centre de la rétine. Ici, les
couches de cellules qui sont devant les photorécepteurs sont déplacées de manière à
former un anneau plus épais autour de la fovéa, de sorte que les cones sont directemt en
face de la lum. La fovéa est la région qui contient le + de récepteurs, essentiellemt des
cones. C’est la région d’acuité visuelle max. Les cones sont moins sensible à la lum que
les batonnets et servent à la vision diurne. Ils sont aussi spéc ds la vision des couleurs.
- La rétine périphérique : contient d’autant moins de cones et d’autant plus de batonnets
qu’on s’éloigne de la fovéa. Les batonnets sont 500 fois plus sensibles à la lum que les
cones. Ils interviennent ds la vision nocturne.
La rétine contient =mt une couche de neurones composée de cellules bipolaires, puis une
autre composée de cellules ganglionnaires.
Asymétrie énorme entre fovéa et périphérie :
- La voie directe est la règle pr les cones ds la fovéa : à un cone correspond svt une cellule
bipolaire et à celle-ci une cellule ganglionnaire.
- Ds la périphérie, plusieurs récepteurs convergent vers une cellule bipolaire, et plusieurs
cellules bipolaires convergent à leur tour vers une cellule ganglionnaire
 Convergence progressive de l’info : la convergence augm de la fovéa vers la périphérie.
La fovéa est donc une région de haute acuité qui permet de détecter les détails fins d’une
scène. La périphérie est une région d’acuité faible mais, à cause de la forte convergence sur
les neurones, de forte sensibilité.
Les voies visuelles jusqu’au cortex visuel primaire
Au départ de l’œil, les axones des cellules ganglionnaires de la rétine formant de nerf
optique se réunissent au chiasma optique où elles se croisent. Ttes les fibres de la moitié
gauche de chaque rétine (hémichamp droit) vont vers l’hémisphère gauche et vice-versa.
Les fibres nerveuses empruntent alors soit la voie rétino-tectale où elles sont en contact avec
des neurones moteurs qui commandent les mvmts des yeux, de la tête du corps, soit la voie
géniculo-striée d’où elles se projettent sur le cortex visuel ou strié.
Convergence binoculaire
Le CGL est la première structure où l’info des 2 yeux pourrait converger vers une cellue
unique. En fait, il n’y a pas de convergence ; les infos de chaque œil sont consignées
alternativemt ds des couches séparées. Une cellule répond à un œil et pas à l’autre.
Par contre, au niveau du cortex, on a trouvé des cellules qui répondent à leur stimulus
optimal qu’il soit présenté à un œil ou à l’autre. = cellules binoculaires (cepdt, parfois
dominance oculaire)
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Le cortex visuel présente une organisation précise et régulière. Les cellules y sont groupées
en colonnes  à la surface du cortex en fct de leur dominance oculaire Les colonnes de
dominance oculaire gauche et droit forment une organisation alternée au travers du cortex.
Les colonnes de dominance oculare constituent par paire, une machine pr combiner les infos
des 2 yeux. ( liées à la stéréoscopie)
Au delà du cortex strié
Le cortex strié envoie ses sorties vers d’autres aires visuelles. Par ailleurs, les aires visuelles
sont aussi regroupées en plusieurs voies principales opérant en //. Il y aurait 3 voies indep et
// spéc ds des aspects  de la vision : forme, couleur, mouvemt et stéréoscopie. Il y a aussi
ds le lobe médian temporel une aire qui semble spéc ds l’analyse du mvmt et de la
profondeur stéréoscopique. Cette ségrégation fonctionnelle du syst perceptif est évidemmt
en accord avec une organisation modulaire. Bon nbre de phénomènes perceptifs associés
présentent d’ailleurs les caract du traitemt modulaire.
2. La perception visuelle
La perception visuelle concerne les processus précoces de traitemt de l’info visuelle. Ceux-ci
permettent d’aboutir à la détermination des objets présents ds la scène visuelle et de leurs prop
phys (forme, taille, couleur, texture…) ainsi que les realtions spatiales entre eux. Ds la
perception visuelle interviennent des processus automatiques, non modulables, mais aussi des
processus dits attentionnels.
La cognition visuelle concerne la reconnaissance des objets, de leur identité et de leurs prop
catégorielles, associatives et fonctionnelles, ainsi que de notre expé d’eux. Elle comprend
aussi des images mentales, càd l’évocation de l’info visuelle d’une manière qui reproduit et
éventuellemt modifie l’expé visuelle avec conscience de l’absence des stimuli visuels
correspondants.
2.1. Le traitemt sensoriel visuel
La représentation d’entré visuelle sur laquelle opèrent les processus perceptifs les plus
précoces est une description des chgmts d’intensité lumineuse. La représentation de sortie du
syst perceptif visuel est une description de la disposition tridimensionnelle des objets présents
ds la scène visuelle.
L’excitation par la lumière des récepteurs de la rétine produit ce qu’on appelle l’image
rétinienne.
Différentes manières de recréer l’info phys que cette image contient :
- pixels (petits carrés) : peu de pixels = peu de d° de lum = formes globales, pas de
détails ; bcq de pixels= plus de d° de lum = grain plus fin, plus de détails
- fréquences spatiales : variations continues d’intensité à p de pts fixes : La forme
d’onde qui exprime ces variations peut ê décrite cô une combi de formes simples,
sinusoïdales, caractérisées chacune par une certaine fréquence spatiale. Technique math
utilisée= analyse de Fourier (calcul de la fréquence et de l’amplitude des composantes
d’une forme d’onde complexe) : fréquences basses= vue globale, contours peu précis ;
fréquences supérieures = bcq de détails, meilleure vue, contours précis.
Ces 2 descriptions  peuvent ns permettre de décrire aussi 2 stades successifs de
représentation de l’info visuelle ds l’organe visuel. L’image rétinienne peut, au départ, ê
considérée cô une matrice de pixels, puisque la rétine contient un gd nbre de cellules sensibles
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à la lumière, chacune répondant en fct de la qnté de lum qu’elle reçoit. Ensuite, les réponses
de ces récepteurs sont combinées au niveau des cellules ganglionnaires par des connexions
complexes entre  types de cellules. Les cellules ganglionnaires plus proches de la périphérie
de la rétine ont des champs récepteurs larges, càd qu’elles combinent l’info provenant de
larges aires de la rétine, tandis que les cellules ganglionnaires plus proches de la fovéa ont des
champs récepteurs plus étroits. La combi des réponses ds un large champ, donnant l’intensité
moyenne de la lum ds cette aire, est une manière de garder une composition fréquentielle de
l’image limitée aux fréquences relativemt basses, et la combi ds des champs étroits permet de
préserver les hautes fréquences.
En outre, les cellules ganglionnaires ne se limitent pas à faire la moyenne des réponses des
récepteurs relatifs à une certaine aire ; elles répondent à la lum qui tombe ds leur champ
récepteur d’une manière qui maximise les réponses aux chgmts d’intensité et qui minimise les
réponses aux aires d’intensité uniforme.
KUFFLER : a montré que les champs récepterus peuvent ê circulaires, certaines cellules étant
excitées par la lum qui tombe ds l’aire circulaire centrale du champ récepteur et inhibées par
la lum qui tombe ds l’aire circulaire périphérique.
Le type de cellules ganglionnaires décrites jusqu’ici appartiennent aux cellules visuelles dites
de type X. Elles ont une réponses tonique, càd une activité qui se maintient tant que la
stimulation de leur champ récepteur est maintenue. Les cellules Y ont une activité phasique,
càd transitoire, qui n’est produite qu’à l’apparition et à la disparition de la lum. Les champs
récepteurs des cellules ganglionnaires de type X sont plus petits que ceux des cellules de type
Y, mais par contre la conduction ds les axones des premières est plus lente. Par ailleurs, les
champs récepteurs des cellules ganglionnaires de type X sont concentrés de manière
maximale ds la région centrale de la rétine, alors que les champs de cellules de type Y sont
distribués de manière plus ou moins équivalente sur tte la rétine. ( X et Y sont spéc ds la
détection de la forme et du mvmt respectivemt)
2.2. Les prop des patrons visuels
La distribution de l’intensité de lum ds le champ visuel crée des patrons qui peuvent ê décrits
en termes de barres, angles, lignes droites… ainsi qu’en termes de relations entre éléments,
telles que symétrie, répétition… L’analyse des prop des patrons visuels est une démarche
nécessaire, qui doit bien entendu ê complétée par la verif de leur pertinence par des méthodes
électro-physiologiques, psychophysiques et par des expé sur leur rôle ds des effets perceptifs.
2.3. La représentation bi-dimensionnelle
La représentation bi-dim des chgmts de lum a été appelée par David MARR l’esquisse
primale : il s’agit de la base de données initiale, dépendante du pt de vue de l’observateur.
L’esquisse primale, qui comprend 2 phases, l’esquisse primale brute et l’esquisse primale
complète, consitue le 1er stade du traitemt perceptif visuel.
L’esquisse primale brute :
Pas encore d’organisation en groupes plus larges représentant la disposition des objets ds la
scène. Description localiste, pointilliste, ds la mesure où chaque sortie est enregistrée indepmt
des autres. Les processus de groupemt qui vont permettre de définir les frontières des objets
sont appliquées lors du stade suivant, celui de l’esquisse primale complète.
L’esquisse primale complète :
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L’esquisse primale brute est désordonnée et incomplète. Exigence de processus de groupemt
plus élaborés que pr l’esquisse brute. Ces processus de groupemt constituent l’exemple le plus
précoce, au sein de la perception visuelle, de ce que nous appelons la fct cognitive
d’intégration de l’info. La représentation de sortie de l’esquisse primale complète sera formée
par les localisations, formes, frontières et prop de texture de larges régions de l’image.
Un principe essentiel de fctmt des procédures de groupemt est le principe du moindre
engagemt. Ds un 1er temps, seules les entités dont les descriptions s’accordent très bien sont
groupées pr former des unités, et slmt s’il n’y a pas d’alternative possible. S’il y a d’autres
alternatives, ou s’il n’y a que concordance partielle entre les  élémts, alors la décision est
post-posée, afin qu’il y ait une comparaison entre les  alternatives de groupemt possibles.
Pr la conception classique, le but de la vision précoce est d’établir une distinction figure-fond,
autremt dit de segmenter la scène en objets.
Pr MARR, le but de la vision précoce est plutot de décrire les surfaces présentes ds l’image.
2.4. La représentation des surfaces, ou esquisse 2 et ½ D
L’esquisse primale, qui fournit une représentation des contours occlusifs et internes, n’est
encore qu’une représentation de l’image pas du monde.
MARR a utilisé le terme « esquisse 2 et ½ D » pr désigner une représentation qui rend
explicites les orientations locales des surfaces, la distance par rapport à celui qui les regarde,
et les discontinuités ds l’orientation ou ds la profondeur des surfaces visibles. Cette esquisse
est donc une représentation tjs centrée sur l’observateur, càd dépendante du pt de vue ; elle
n’incorpore pas encore de connaissance qur les surfaces des objets qui sont cachées pr
l’observateur.
Le calcul de l’esquisse 2 et ½ D est l’objectif final du traitemt visuel précoce, càd de
l’extraction de l’info par des processus qui ne tirent leur info que du donné sensoriel, ss faire
appel à des hypothèses partic sur la nature, l’utilisation, la fct… des objets qui sont vus. La
connaissance additionnelle nécessaire ne serait que des contraintes générales des processes
visuels précoces.
Pr établir cette esquisse, il faut commencer par faire une analyse de l’info optique disponible,
en utilisant notamment les indices de couleur, de disparité stéréoscopique, de texture…
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