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 longshttp://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=kpNT1v-XKtU&feature=related

Le cinématoscope

x 3

Succesion d’images différentes à un rythme de 24 Hz (IIS = 41,6 ms)pour obtenir du mouvement bêta.

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.

Pseudo-paradoxe de la perception

Différentes réactions au pseudo-paradoxe de la perception

• Solutions :– Le monde est très redondant et le traitement qui se

produit est équivalent à de la compression à peu près sans perte (traitement de l’information : Attneave, Mackay)

– Le monde est dans une large mesure à l’intérieur de notre cerveau (traitement de l’information : Helmholtz, Gregory, Marr, Rock, Hochberg, Palmer; Gestalt : Wertheimer, Koffka, Kohler)

– Il n’y a pas de perte dans le traitement; il suffit de considérer toutes l’information visuelle (Perception directe ou “écologique” : Gibson)

Hermann von Helmholtz

Inférences inconscientes (aujourd’hui on parle plutôt de contraintes)

• Deux segments partageants un coin sur l’image rétinienne partagent vraisemblablement un coin dans le monde (élimine la possibilité rouge).

• Les objets ont tendance à être symétriques (élimine la possibilité verte).

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)

Cellule ganglion-naire M

Cellule ganglion-naire P

Magno LGN

Parvo LGNV1

V1V2V3

V2

V5 (MT)

Pariétal

V4

IT

Couleur

Forme

Mouvement

Diagramme simplifié des deux systèmes et de leur origine

Système ventral(“what”, temporal)

Système dorsal(“where”, pariétal)

MST

STS

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.

1

2

Réseau de neurones de Reichardt

Attention : oubliez la description du modèle de Reichardt p. 277 du Goldstein

Une cellule complexe fabriquée à partir de cellules simples

1

2

Réseau de neurones de Reichardt

Attention : oubliez la description du modèle de Reichardt p. 277 du Goldstein

http://neurovision.berkeley.edu/Demonstrations/matthew/reichardt.html

Le perception du mouvement nous réserve d’autres surprises : le problème

de l’ouverture (aperture problem)

Contrainte du mouvement le plus lent.

Le perception du mouvement nous réserve d’autres surprises : le problème

de l’ouverture (aperture problem)

Contrainte du mouvement le plus lent.

http://www.cs.huji.ac.il/~yweiss/Rhombus/rhombus.html

Une conséquence du problème de l’ouverture

(Pinna & Brelstaff, 2000)

Une conséquence du problème de l’ouverture

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.

30% de cohérence 5% de cohérence100% de cohérence

Agnosie visuelle du mouvement (akinétopsie)

• Le patient L.M. :– N’a pas de problème de perception des parties (=> pas une

agnosie sensorielle)

– 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.

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 »

Muscles extraoculaires

Rectus supérieur

Rectus inférieur

Rectus médianRectus latéral

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 = 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

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

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 (des neurones répondant seulement à ce type de mouvement ont été découvert dans V3 [Galletti, Battaglini et Fattori, 1990]):

• Mouvement réel

• Béta

• 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)

Attention, dépend de l’explication utilisée

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)

=+

2) A = ; B = 0 : Mouvement

A

B

1) A = 0 ; B = : Mouvement

Pression mécanique sur l’oeil

1) poussée sur l’œil et l’œil demeure immobile (!) : Goldstein p. 281- œil est immobile parce que commande motrice contrebalance exactement la force de la poussée

=+

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 »)

1) A = ; B = 0 : MouvementA

B2) A = 0 ; B = : Mouvement

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

=+

1) A = ; B = 0 : Mouvement

A

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

B

A = ; B = : Mouvement

Cellule ganglion-naire M

Cellule ganglion-naire P

Magno LGN

Parvo LGNV1

V1V2V3

V2

V5 (MT)

Pariétal

V4

IT

Couleur

Forme

Mouvement

Système ventral(“what”, temporal)

Système dorsal(“where”, pariétal)

MT :1)Contrainte de surface unique2)Détection de mouvement cohérent3)Akinétopsie chez LM

MST

MST : Mouvement en spirale

V3 :1)Forme à partir du mouvement2)Détecteur de « Real-Motion »

Général :1)Mouvements oculaires2)Modèle centrifuge(toutes les possibilités)

http://www.biomotionlab.ca/Demos/BMLwalker.html

STS

STS : Mouvement biologique *

En somme