Organisation générale du système visuel

Il a beaucoup été étudié chez l’animal, notamment chez le singe et le chat. Plusieurs aires visuelles distinctes ont été identifiées grâce aux techniques de neurophysiologie. Ces aires ont des propriétés et des fonctions distinctes ; elles s’organisent en réseaux, en systèmes.

Bases fonctionnelles de la vision

On a beaucoup progressé dans ce domaine depuis ces vingt dernières années. La vision consiste à extraire et à fabriquer une information, une représentation visuelle. Ces mécanismes de construction perceptive sont aujourd’hui mieux connus grâce à la psychologie cognitive et la psychophysique.

Bases, substrat neural de la vision

Nous disposons de trois sources de données.

Les corrélations anatomo-cliniques

Etudes de patients présentant des troubles spécifiques auxquels correspondent des lésions cérébrales spécifiques. Auparavant, ces études étaient réalisées post-mortem. Aujourd’hui, depuis plus de vingt temps, l’imagerie cérébrale permet de faire des corrélations du vivant du patient.

Neurophysiologie (chez l’animal)

On place des électrodes directement sur le cerveau et on mesure l’activité de différentes aires cérébrales selon le stimulus présenté.

Imagerie fonctionnelle

Il s’agit de la plus importante base de données chez l’homme. le PET Scan a tout d’abord été utilisé (avec le problème de la radioactivité que l’on connaît) puis ce fut l’IRM f (méthode non invasive pour l’homme). Ces techniques permettent de recueillir des données chez le sujet sain.

La perception visuelle est réalité une construction perceptive. La réalité n’est pas directement transposée par notre vision. La vision consiste en une série de transformations des informations recueillies de l’environnement, transformations de plus en plus complexes aboutissant à la perception visuelle. Ces transformations font que parfois nous ne percevons pas la réalité. Les lois de la Gestalt expliquent comment s’organise notre perception.

kanisza_tri.gif Triangle de Kanisza : on perçoit un triangle au centre de la figure alors qu’il n’existe pas. Nous voyons ce que nous construisons.




Deux phénomènes entrent en jeu dans cette construction perceptive :


  • le phénomène bottom up : nous percevons les événements selon ce que nous renvoie l’environnement
  • le phénomène top down : notre vision est influencée par les connaissances que nous avons de notre environnement.

Enfin, une forme n’existe pas sans son contexte de présentation. Le contexte peut également influencer notre construction perceptive.

illusion_ronds.gif Illusion de Titchener : Les deux cercles verts sont de la même taille. C’est la présence des cercles bleus, le contexte qui donne l’illusion que le second cercle est plus grand que le premier.





Muller-Lyer.jpg Illusion de Müller-Lyer : Quand on demande de comparer la taille des lignes (hors pointes) qui sont égales, l'observateur désignera la flèche avec les pointes vers l'intérieur comme la plus grande.




Le cortex visuel

Le cortex visuel est situé au niveau du lobe occipital. Il est moins développé chez l’homme que chez les autres animaux chez qui la vision est très importante pour la survie.

Si on se réfère à la classification des aires cérébrales de Brodmann, les aires visuelles sont les aires 17, 18 et 19.

Voies_visuelles.jpg

Aire 17 : le cortex visuel primaire ; V1

Il s’agit de la première aire cérébrale qui reçoit les informations visuelles. Les aires primaires sont très spécialisées à la différences des aires associatives qui peuvent intervenir dans différentes modalités sensorielles.

L’aire 17 est visible au niveau de la face interne du cerveau et se situe dans la scissure calcarine.

Une lésion au niveau de l’aire V1 ne provoque pas de roubles visuels élaborés.

Principe de la rétinotopie

L’information visuelle est transmise à la rétine ; on parle de carte rétinienne qui a une correspondance au niveau de V1. Différente partie de la rétine (donc du champ visuel) se projettent au niveau de différentes parties de V1. Il y a une division du champ visuel. Quand dune information provient de l’hémichamp visuel droit, elle est projetée dans l’hémisphère gauche et inversement. On rappelle que le champ visuel désigne l’amplitude de la vision.

champ_occulaire.jpg


Voie_visuelle.jpg

Dans chaque hémichamp visuel, on peut distinguer trois zones :

  • la partie centrale
  • la zone monoculaire
  • la zone binoculaire

la partie la plus antérieure de V1 reçoit les informations du champ visuel monoculaire. La partie médiane correspond au champ binoculaire et la partie la plus postérieure à la vision centrale. Il n’y a pas d’équivalence entre ces zones ; la vision centrale représente plus d’un tiers du cortex visuel primaire (sur-représentation) : principe de magnification corticale.

De même, le champ visuel supérieur est représenté au niveau de la partie inférieure de V1 (inversement pour le champ visuel inférieur). Cela est dû au fait qu’il existe un croisement au niveau des corps genouillés latéraux.

Quand il y a une lésion au niveau du lobe temporal, les radiations optiques peuvent être altérées. Ainsi, des troubles visuels élémentaires peuvent être consécutifs à une lésion située en dehors du cortex visuel.

Les troubles visuels élémentaires

Un trouble binoculaire indique une lésion située après le chiasma optique.

Le scotome

Amputation d’une partie du champ visuel.

L’hémianopsie

Perte de la moitié d’un champ visuel. La plus fréquente est l’hémianopsie latérale homonyme (même atteinte pour les deux yeux). Une hémianopsie latérale homonyme droite traduit la perte de la moitié droite du champ visuel pour les deux yeux.

Cécité mono-oculaire

Atteinte d’un œil due à une lésion du nerf optique.

Hémianopsie altitudinale supérieure ou inférieure

Perte de l’hémichamp visuel supérieur ou inférieur au niveau des deux yeux. Cette atteinte est rare car elle nécessite une lésion bilatérale des radiations optiques.

Quadranopsie

Le champ visuel peut être divisé en quatre cadrans. La quadranopsie désigne l’atteinte d’un cadran au niveau des deux yeux due à une lésion des radiations optiques unilatérale, supérieure ou inférieure.

La cécité corticale

Elle est consécutive à une lésion bilatérale temporale, souvent due à un AVC.

Le syndrome de Dide et Botcazo s’observe suite à un ramollissement bilatéral des artères communicantes antérieures (une ischémie provoque un infarctus cérébral donnant lieu à un ramollissement cérébral du territoire peu irrigué). Il comprend :

  • une cécité
  • une anosognosie
  • des hallucinations visuelles
  • une agitation
  • des troubles mnésiques

voie_opt.jpg

A- cécité monoculaire gauche

B- hémianopsie bitemporale (fréquente en cas de tumeur hypophysaire)

C- hémianopsie nasale gauche

D- hémianopsie latérale homonyme droite

E- quadranopsie supérieure droite

F- quadranopsie inférieure droite

G- hémianopsie latérale homonyme droite

La cause la plus fréquente des hémianopsies est l’AVC. elle peut être également traumatique ou liée à une maladie dégénérative (plus rare car dans ces pathologie, le cortex primaire est longtemps préservé).

Capacités résiduelles sans V1

Elles ont été mises en évidence surtout chez l’animal.

Phénomène Blindsight

Chez certains patientes, alors qu’ils sont hémianopsiques, ils sont sensibles à des choses projetées dans l’hémichamp aveugle, surtout au mouvement. Ils n’en n’ont pas forcément conscience. Weiskrantz montre que lorsqu’il oblige des patients à dire si oui ou non ils voient quelque chose (procédure de réponse forcée) , ils ne répondent pas au hasard.

Une aire particulière, l’aire MT, est activée dans ces conditions expérimentales. A partir du corps genouillé latéral, des informations visuelles sont acheminées vers d’autres aires cérébrales que V1.

Les systèmes visuels

Les aires visuelles misent en jeu près V1 peuvent se répartie en deux systèmes :

  • le système ventral : aires occipito-temporales
  • le système dorsal : aires occipito-pariétales

Ces deux systèmes n’ont pas les mêmes propriétés à un niveau élémentaire. Au niveau du corps genouillé, il existe plusieurs sous groupes de cellules :

  • les cellules parvocellulaires : elles sont sensibles aux hautes fréquences spatiales, c’est à dire aux détails, aux couleurs et aux mouvements lents.
  • Les cellules magnocellulaires : elles sont sensibles aux basses fréquences spatiales, c’est à dire aux mouvements rapides.

Les cellules au niveau cortical, les aires des deux systèmes ne reçoivent pas les mêmes informations des corps genouillés :

  • Le système ventral reçoit des informations des cellules parvocellulaires et magnocellulaires
  • Le système dorsal ne reçoit des informations que des cellules magnocellulaires.

Mischelin et ungelreider ont montré chez l’animal qu’une lésion du système ventral à pour conséquences une non reconnaissance des formes alors que les déplacements dans l’espaces sont normaux avec évitement des obstacles. Une lésion du système dorsal provoque les conséquences inverses. Il s’agit d’une mise en évidence d’une dissociation entre la voie du « ou » et la voie du « quoi ».

La voie du « quoi » correspond au système ventral ; elle est spécialisée dans le traitement de l’identification des objets. Une lésion de la voie ventrale provoque un déficit de traitement au niveau de la reconnaissance des objets ou de leurs attributs (couleur, forme…).

La voie du « ou » correspond au système dorsal ; elle est spécialisée dans le traitement de la localisation des objet dans l’espace. Une lésion de la voie dorsale provoque un déficit du traitement des attributs de la scène visuelle (localisation du mouvement, action visuo-guidée…).

Troubles après lésion des différents systèmes

Lésions de la voie ventrale (lobe temporal)

L’achromatopsie centrale

Il s’agit de l’incapacité, d’origine cérébrale, à traiter les couleurs. Elle se traduit par :

  • l’incapacité à nommer les couleurs (différent de l’anomie des couleurs)
  • incapacité à désigner les couleurs par entrée verbale (par exemple, incapacité à désigner le carton rouge sur ordre verbal).
  • Au niveau du dessin spontané ou de la copie, la forme des objets est correcte mais l’utilisation des couleurs est erronée. En copie, le sujet peut se baser sur la luminance pour choisir la couleur (il fera par exemple de la même couleur les couleurs foncées). La chrominance est la couleur en elle même.

Farnsworth_D15.jpg Le test de Farnsworth consiste à regrouper les couleurs par teintes. Ici, le patient est incapable de mettre ensemble des objets de même couleur, de faire des gradients de couleurs…

L’achromatopsie centrale reste rare car elle nécessite une lésion cérébrale bilatérale.

L’IRM f montre une aire particulière, sensible au traitement de la couleur ; il s’agit de l’aire V4 située au niveau du gyrus fusiforme. Souvent, l’achromatopsie est associée à d’autres troubles car les lésions cérébrales sont diffuses. Elle est souvent associée à une agnosie visuelle apercéptive.

L’hémiachromatopsie est une perte de la perception des couleurs dans un seul hémichamp visuel. Elle est rarement isolée et se retrouve souvent associée à une quadranopsie car les lésions cérébrales touchent souvent les radiations optiques.

L’agnosie visuelle

L’agnosie visuelle est un trouble de l’identification des objets. Il existe deux types d’agnosie visuelle :

  • l’agnosie apercéptive : elle est toujours liée à une lésion postérieure étendue (les causes sont diverses tels qu’un hématome, une atrophie corticale postérieure, une intoxication au monoxyde de carbone…)
  • l’agnosie associative : elle est due à une lésion unilatérale ou bilatérale. Ici, la forme de l’objet est perçue correctement mais elle ne peut pas être associée à son concept (ce que l’on sait de l’objet, notamment son étiquette verbale).

L’aperception, c’est construire un percept, c’est à dire dégager l’objet que l’on voit de son fond (la scène visuelle). L’aperception est différente de l’identification. l’aperception, être consciente qu’il y a quelque chose dans la scène visuelle , se fait au niveau de la partie postérieur du système. L’association (entre le percept et son concept) se fait dans une partie plus antérieure du cerveau.

L’agnosie d’objet

L’agnosie d’objet est la perte des connaissances, des concepts, la sémantique des objets. Elle est due à des lésions très antérieures provoquées par une anoxie cérébrale, une encéphalite herpétique, une démence sémantique…

Certaines agnosies sont spécifiques à certaines catégories d’objets. on note par exemple :

  • la prosopagnosie qui consiste en la non reconnaissance des visages connus. Elle est liée à des lésions bilatérales ou occipito-temporales droites. Ici, les patients auront des difficultés pour dire si deux visages présentés sous des angles de vue différents représentent ou non la même personne. L’IRM f montre que le gyrus fusiforme droit serait spécialisé dans le traitement des visages.
  • Problème d’identification des personnes célèbres ; il s’agit d’un déficit sémantique.

Lésions de la voie dorsale (lobe pariétal)

Troubles visuo-moteurs

Cette catégorie regroupe les troubles visuels en lien avec la perception de l’action, le mouvement.

Le syndrome de Balint Holmes

Il apparaît consécutivement à des lésions bilatérales du cortex occipito-pariétal. Il regroupe :

l’ataxie optique, visuo-motrice : mauvaise coordination entre l’œil et la main. Pour la mettre en évidence, on demande au patient d’exécuter un geste vers une position donnée dans l’espace.

la paralysie psychique du regard ; le patient à des difficultés à orienter ses yeux, comme par exemple regarder à droite, puis à gauche.

troubles de l’attention visuel : assimultagnosie (ou simultagnosie) : il s’agit de l’incapacité à percevoir de manière simultanée plusieurs objets, surtout lorsqu’ils sont nombreux. Elle entraîne des difficultés à faire une évaluation du nombre d’éléments présent dans un ensemble (par exemple, faire voir rapidement et en même temps deux objets, le patient n’en voit qu’un seul). Dans la description d’une scène complexe, le patient doit intégrer l’ensemble des éléments ; dans la simunltagnosie, il ne mettra pas en lien les différents composants de la scène visuelle. global_precedence.jpg Dans l’exercice consistant à discriminer des lettres composées de lettres, il n’y a pas de précédence globale ; le patient ne verra pas la grande lettre car cela nécessite d’insérer les petites lettres dans un même ensemble. Le test du Trail Making Test est impossible à réaliser car le patient ne trouvera pas les différents items sur la feuille. La simultagnosie peut survenir isolément ou être associée à une dysgraphie spatiale (l’écriture n’est pas organisée dans l’espace avec multiplication des jambages). Et une dyslexie spatiale (pertes dans le texte, saut de lignes…).

Les étiologies du syndrome de Balint Holmes sont l’accident vasculaire cérébral, un traumatisme crânien une atrophie cérébrale postérieure.

Les troubles visuo-percéptifs, visuo-spatiaux

Ils consistent en la difficulté de percevoir l’orientation dans l’espace (exemple du test de Benton qui sera échoué).

Les troubles de la perception du mouvement

Des examens à l’IRM f montrent que l’aire MT serait une région corticale impliquée dans la perception du mouvement. Elle serait située au niveau de la face externe du lobe temporal.

L’akinetopsie désigne l’incapacité à percevoir, traiter le mouvement. Ce trouble reste cependant rarement observé.

Troubles visuels « positifs » : illusions, hallucinations

Ces troubles sont également qualifiés de « productifs » ; le cerveau voit, produit quelque chose qui n’existe pas.

L’illusion s’appuie sur le réel, elle a une base existante. Il s’agit de la déformation d’un objet.

L’hallucination est une construction plus complexe.

Dans la persévération, la palinopsie, les objets continuent à être vus alors qu’ils ont disparu du champ visuel.

Il existe également l’hyperchromatopsie et la métamorphopsie.

Attention

avant de faire un bilan neuropsychologique évaluant entre autres les fonctions visuelles et spatiales, il faut s’assurer que le système visuel périphérique est opérant (par le biais d’un bilan ophtalmologique).