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PSY 2055. Psychologie de la
perception.
Perception du mouvement.
Frédéric Gosselin
Cinématogrammes à points
aléatoires
Le mouvement lui-même peut servir à segmenter un objet.
Bêta
Bêta
Bêta
Bêta
Bêta
• Pour une distance et une luminance données :
– Et avec un IIS de moins de 30 ms environ (> environ 33
flash/s) : deux flashs simultanés
– Et avec un IIS entre 30 et 60 ms environ (environ 17 à 33
flash/s) : mouvement “désincarné”, sans point en mouvement
(phi)
– Et avec un IIS entre 60 et 300 ms environ (environ 3 à 17
flash/s) : bêta
– Et avec un IIS plus grand que 300 ms environ (< environ 3
flash/s) : succession de deux flashs
• La luminance et la distance entre les deux points sont
aussi déterminants (loi de Korte) :
– Une augmentation de la distance exige soit une augmentation
de la luminance, soit des IIS plus longs
http://www2.psych.purdue.edu/Magniphi/ARVODemo.html
Le cinématoscope
• Avec un IIS entre 60 et 300 ms environ (soit environ 3 à
17 flash/s) : bêta
• Les images d’un film sont prises avec une fréquence de
24 Hz (ce qui permet 12 flash/s)
• À cette fréquence de présentation on voit la lumière
s’éteindre et s’allumer (stroboscope)
– En fait, il s’agit d’une fréquence idéale pour induire des
épisodes épileptiques (~10 flash/s)
• À environ 70 Hz, on perçoit de la continuité dans
l’éclairage (flicker fusion ~ 30 flash/s)
– Au cinéma, chaque image d’un film est donc présentée trois
fois pour atteindre 72 Hz!
http://www.youtube.com/watch?v=k7zzEBPU2vM
Le cinématoscope
Succesion d’images différentes à un rythme de 24 Hz (IIS = 41,6 ms)
pour obtenir du mouvement bêta.
x3
Succesion d’images à un rythme de 72 Hz (IIS = 13,9 ms)
pour dépasser la fréquence critique de fusion (et éviter un effet
stroboscope).
Et si on compliquait les choses
un peu…
Et si on compliquait les choses
un peu…
Et si on compliquait les choses
un peu…
Et si on compliquait les choses
un peu…
Et si on compliquait les choses
un peu…
moment 1
moment 2
Problème de ciné-correspondance, 1
moment 1
moment 2
Problème de ciné-correspondance, 1
moment 1
moment 2
Solution des plus proches voisins.
Problème de ciné-correspondance
(contrainte du plus proche voisin)
Kolers (1971)
Kolers (1971)
Kolers (1971)
Kolers (1971)
Plus proches voisins vs. forme et couleur
Mouvement apparent de transformation
(Hikosaka, Miyauchi & Shimojo, 1993)
Mouvement apparent de transformation
(Hikosaka, Miyauchi & Shimojo, 1993)
Contrainte de similarité de forme et de couleur.
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Contrainte dépendante de notre connaissance du corps humain.
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Mouvement apparent du corps humain
(Shiffrar & Freyd, 1990)
Diagramme simplifié des deux
systèmes et de leur origine
Pariétal
STS
MST
V5 (MT)
Mouvement
Système dorsal
V3
(“where”, pariétal)
Système ventral
(“what”, temporal) V4
IT
Forme
V2
V1
Magno LGN
Cellule ganglionnaire M
V2
V1
Parvo LGN
Cellule ganglionnaire P
Couleur
10-20% des cellules complexes dans V1
répondent sélectivement au mouvement
(Ringach, Sapiro et Shapley, 1997)
Effet consécutif de la “chute”
(The Falls of Foyers; Robert Adams, 1834)
Les CRs de deux cellules simples…
De même position et fréquence, mais de phases différentes.
Une cellule complexe fabriquée à
partir de cellules simples, etc.
Réseau de
neurones de
Reichardt
1
Attention : oubliez la description
du modèle de Reichardt p. 277
du Goldstein
2
Une cellule complexe fabriquée à
partir de cellules simples
http://neurovision.berkeley.edu/Demonstrations/matthew/reichardt.html
Détecteur de
Reichardt
1
Attention : oubliez la description
du modèle de Reichardt p. 277
du Goldstein
2
Le perception du mouvement nous
réserve d’autres surprises : le problème
de l’ouverture (aperture problem)
Contrainte du mouvement le plus lent.
Problème de l’ouverture
Le perception du mouvement nous
réserve d’autres surprises : le problème
de l’ouverture (aperture problem)
http://www.cs.huji.ac.il/~yweiss/Rhombus/rhombus.html
Contrainte du mouvement le plus lent.
Cas particulier du problème de la
ciné-correspondance
• Localement il est donc difficile de décider laquelle des deux
possibilités est la bonne.
Une conséquence du problème de
l’ouverture
(Pinna & Brelstaff, 2000)
Une conséquence du problème de
l’ouverture
Champ récepteur
La capacité des cellules des aires V1 et V2 à signaler la direction du mouvement est donc limitée.
Le problème de l’aperture est résolu par une intégration de
l’information provenant de multiples neurones des aires
visuelles primaires par l’aire MT.
Le réseau en mouvement
Contrainte d’une surface unique. On retrouve des neurones répondants
à des mouvements de réseaux dans V5 (MT).
MT (V5) : un exemple de
modularité dans le système dorsal
• Newsome et Paré (1988) ont montré que les singes pouvaient
détecter la direction d’un mouvement possédant une cohérence
de 1% ou 2%.
• La destruction de MT fait grimper ce seuil à 10% ou 20% de
cohérence.
100% de cohérence
30% de cohérence
5% de cohérence
Agnosie visuelle du mouvement
(akinétopsie)
• Le patient L.M. :
– N’a pas de problème de perception des attributs des objets
– N’a pas de problème de perception des objets (=> pas une
agnosie “aperceptive”)
– Est capable de nommer les objets (=> pas une agnosie
associative)
• Mais n’arrive pas à voir le mouvement
– P. ex. Quand elle verse de l’eau dans un verre, elle ne voit pas
le niveau monter. Subitement il y a plus d’eau qu’il y en avait.
• Lésion bilatérale à l’aire V5 (MT)
Effet consécutif d’un mouvement en
spirale (dans MST)
Mouvement biologique
Oram et Perrett (1994) ont montré que des neurones de la région supérieure
temporale (STS) répondaient à ce genre de stimuli.
Muscles extraoculaires
Rectus supérieur
Rectus médian
Rectus latéral
Rectus inférieur
Les mouvements oculaires
• Les saccades
– Mouvements des yeux pouvant atteindre 800 deg d’angle visuel par s.
Servent à explorer l’environnement visuel. S’accompagne d’une
suppression de la vision magno.
• Les micro-saccades (trémeurs)
– Petits mouvements (1 à 2 min d’angle visuel) aléatoires des yeux. Si on
éliminait nos micro-saccades, on ne verrait plus!
• La poursuite douce (smooth pursuit)
– Mouvements continus des yeux pouvant atteindre 30 deg d’angle visuel
par s. Servent à immobiliser un objet en mouvement par rapport à votre
rétine.
• Nystagmus opto-kinétique (OKN)
– Quand vous regardez par la fenêtre d’une voiture en marche,
alternativement, vos yeux suivent le paysage de manière “douce” puis font
une saccade qui les ramène au centre de votre globe oculaire.
Modèle centrifuge (encore
Helmholtz!)
Perception de mouvement
A
=
+
B
Il y a perception de mouvement si la somme du mouvement
de l’oeil et d’un objet par rapport à l’oeil est différente de zéro
{A = 0 et B = } ou {A =  et B = 0} : Perception de mouvement
{A = 0 et B = 0} ou {A =  et B = } : Pas de perception de mouvement
Modèle centripète
Perception de mouvement
=
+
A
B
Le modèle centrifuge
• Il y a perception de mouvement si la somme du
mouvement de l’oeil et d’un objet par rapport à l’oeil
est différente de zéro. P. ex. :
– un objet est en mouvement par rapport à l’oeil et l’oeil est
immobile—ou le cerveau pense que l’oeil est immobile (des
neurones répondant seulement à ce type de mouvement ont
été découvert dans V3 [Galletti, Battaglini et Fattori, 1990]):
• Mouvement réel
Les détecteurs de “real-motion” de V3
(Galletti, Battaglini & Fattori, 1990)
• On peut produire un mouvement d’un objet donné de deux
manières sur la rétine :
– En bougeant l’objet par rapport à la rétine (real motion)
– En bougeant la rétine par rapport à l’objet
• Des neurones de V3 répondent spécifiquement à ce “real motion”
« Real motion »
Le modèle centrifuge
• Il y a perception de mouvement si la somme du
mouvement de l’oeil et d’un objet par rapport à l’oeil
est différente de zéro. P. ex. :
– un objet est en mouvement par rapport à l’oeil et l’oeil est
immobile—ou le cerveau pense que l’oeil est immobile (des
neurones répondant seulement à ce type de mouvement ont
été découvert dans V3 [Galletti, Battaglini et Fattori, 1990]):
• Mouvement réel
Attention, dépend de
• Béta
l’explication utilisée
• Pressions mécaniques sur l’oeil (pour le bouger)
– l’oeil est en mouvement et un objet est immobile par rapport à
l’oeil :
•
•
•
•
Mouvement d’une balle de tennis suivit des yeux
Mouvement d’une image consécutive (ou d’un corps flottant)
Sigma
Pressions mécaniques sur l’oeil (pour l’immobiliser)
Un objet est en mouvement
1) On ne le suit pas des yeux
-Œil est immobile, Image rétinienne est en mouvement
2) On le suit des yeux (ex. balle de tennis)
-Œil est en mouvement, Image rétinienne est immobile
(ex. on garde l’objet sur la fovéa)
A
1) A = 0 ; B =  : Mouvement
=
+
2) A =  ; B = 0 : Mouvement
B
Pression mécanique sur l’oeil
1) poussée sur l’œil tout en essayant de le bouger et l’œil demeure
immobile (!) : Goldstein p. 281
- œil est immobile parce que commande motrice
contrebalance exactement la force de la poussée
A
=
+
1) A =  ; B = 0 : Mouvement
2) A = 0 ; B =  : Mouvement
B
2) poussée sur l’œil et l’œil bouge (beaucoup plus intuitif)
- œil bouge parce qu’absence de commande motrice contraire
(absence de commande motrice = pour le système nerveux
l’œil est « immobile »)
Image consécutive
1) Image consécutive est par définition immobile sur la rétine
(zone de la rétine « souffrant » de « fatigue cellulaire »)
parallèlement, on bouge l’oeil
A
1) A =  ; B = 0 : Mouvement
=
+
B
Deux objets bougent différemment
On suit l’objet 1 des yeux ; qu’arrive-t-il à l’objet 2?
-Œil est en mouvement et image rétinienne de l’objet 2 est en
mouvement
A
A =  ; B =  : Mouvement
=
+
B
En somme
Pariétal
MT :
1)Contrainte de surface unique
2)Détection de mouvement cohérent
3)Akinétopsie chez LM
STS
MST
V5 (MT)
Mouvement
Système dorsal
V3
(“where”, pariétal)
V2
V1
Magno LGN
Cellule ganglionnaire M
http://www.biomotionlab.ca/Demos/BMLwalker.html
V2
Système ventral
(“what”, temporal) V4
IT
Forme
V1
Parvo LGN
Cellule ganglionnaire P
MST : Mouvement en spirale
Couleur
STS : Mouvement biologique
V3 :
Détecteur de « Real-Motion »
*
Général :
1)Mouvements oculaires
2)Modèle centrifuge
(toutes les possibilités)