Les illusions d'optique expliquées grâce au cerveau des mouches

Il existe de nombreux types d'illusions de mouvementmouvement mais, à ce jour, les neuroscientifiques disposent de peu d'informations pour expliquer, au niveau cérébral, le fonctionnement de ces distorsions de la perception. Chez les singes comme chez les humains, les expériences ont montré que le cerveau, et plus particulièrement les aires temporales médianes supérieures, réagissent à cette catégorie d'illusion comme à un mouvement réel. L'étude de ces illusions donne naissance, en 1912, à la théorie de la Gestalt, étudiant la manière dont notre cerveau perçoit et complète les formes.

Voyage dans le cerveau d'une mouche

Le cerveau des mouches est un terrain de recherche idéal pour les chercheurs souhaitant étudier en détail le voyage de l'information visuelle. Margarida Agrochao et Ryosuke Tanaka, membres du Clark Lab dirigé par Damon Clark (professeur de biologie, de physiquephysique et neurosciences à l'université de Yale, aux États-Unis), ont donc choisi de présenter des illusions d'optique à des mouches et ont ainsi fait une découverte étonnante. Les mouches se tournent dans la direction correspondant au mouvement perçu par les humains. « Nous étions excités de découvrir que les mouches perçoivent du mouvement dans des images statiques comme nous », déclare Clark.

Durant leur expérience, les chercheurs ont étudié plusieurs types de neurones spécifiquement dédiés à la détection du mouvement pour découvrir le même phénomène que chez les primatesprimates : le mouvement illusoire était perçu comme réel. L'étape suivante a donc consisté à désactiver ou activer sélectivement certains de ces neurones afin de perturber la perception chez les mouches. C'est en désactivant deux types de neurones particuliers (T4T4 et T5) que les chercheurs sont parvenus à faire entièrement disparaître l'illusion de mouvement, tandis que la désactivation d'un seul de ces neurones amenait les diptères à percevoir le mouvement en miroirmiroir !

Cette illusion d'optique a été présentée aux onze volontaires qui ont pris part à l'étude. © Yale Campus

Des mouches et des hommes

« Il est intéressant de noter que les cerveaux humains possèdent les mêmes ingrédients mécaniques que notre modèle chez les mouches », écrivent les chercheurs dans leur étude, parue dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. Ces derniers ont donc mené une étude similaire chez onze volontaires pour révéler que « quand nous avons adapté ce modèle aux observateurs humains pour des bords clairs ou sombres en mouvement, nous avons également été capables de manipuler l'ampleur et la direction de leurs perceptions, suggérant que des mécanismes similaires à ceux de la mouche sous-tendent cette illusion chez les humains. »

Bien entendu, la vision humaine est différente de celle des mouches sur de nombreux plans, néanmoins, il semble que ces mécanismes identiques, possiblement partagés par un lointain ancêtre communancêtre commun, continuent de perdurer chez les diptères et chez nous. « Le dernier ancêtre commun des mouches et des humains vivait il y a un demi-milliard d'années, mais ces deux espècesespèces ont évolué avec des stratégies similaires pour percevoir le mouvement, commente Clark. Comprendre ces stratégies partagées peut nous aider à mieux appréhender le système visuel humain. »