Neural subpopulations in marmoset area MT/MTC detect and discount saccade-related retinal motion
Cette étude révèle que dans l'aire MT/MTC du ouistiti, des sous-populations neurales distinctes intègrent à la fois la décharge corollaire et les indices de mouvement visuel pour soit supprimer, soit ignorer le mouvement rétinien induit par la saccade, soutenant ainsi la stabilité perceptuelle du monde visuel lors des mouvements oculaires.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Le monde ne bouge pas lorsque nous le regardons, pourtant nos yeux sautent constamment d'un point d'intérêt à un autre. Ces sauts rapides, appelés saccades, se produisent plusieurs fois par seconde, balayant notre vision à travers le paysage à des vitesses pouvant atteindre 700 degrés par seconde. Si le cerveau se contentait d'enregistrer chaque décalage de l'image sur la rétine, le monde apparaîtrait comme un flou de mouvement chaotique. Au lieu de cela, nous percevons une scène stable et continue. Pour y parvenir, le système visuel doit activement filtrer le mouvement causé par nos propres yeux. Ce processus de filtrage, connu sous le nom de suppression saccadique, est un tour de l'esprit fondamental qui nous permet de naviguer sans être submergés par le flou de notre propre mouvement.
Les scientifiques débattent depuis longtemps de la manière dont le cerveau parvient à cette stabilité. Une théorie suggère que le cerveau utilise une « copie » de la commande de mouvement oculaire, un signal envoyé par les centres de planification motrice vers les zones visuelles pour leur dire d'ignorer le flou entrant. Une autre théorie propose que le système visuel réagit simplement au mouvement massif à large champ qui se produit lors d'un saut, utilisant ce chaos visuel lui-même pour déclencher un mécanisme de suppression. Une nouvelle étude sur des ouistitis a maintenant regardé à l'intérieur du cerveau pour voir comment ces deux possibilités se jouent dans les zones responsables du traitement du mouvement. En enregistrant l'activité de centaines de cellules nerveuses individuelles pendant que les animaux regardaient des scènes naturelles, des écrans vides et même dans l'obscurité totale, les chercheurs ont découvert que le cerveau utilise une combinaison des deux stratégies, mais avec une division du travail surprenante entre différents types de neurones.
Les chercheurs se sont concentrés sur deux régions spécifiques du cerveau du ouistiti, des zones connues pour leur expertise dans la détection du mouvement. Ils ont implanté de minuscules dispositifs d'enregistrement pour écouter les signaux électriques de neurones individuels pendant que les animaux effectuaient une tâche simple : regarder librement des images sur un écran. Pour comprendre ce qui pilotait les neurones, l'équipe a fait varier les conditions. Parfois, les animaux regardaient des photographies naturelles riches. D'autres fois, ils regardaient un écran gris vide où aucun mouvement visuel ne pouvait se produire lors d'un saut oculaire. Dans une troisième condition, les lumières ont été éteintes complètement, et les animaux ont effectué des mouvements oculaires dans l'obscurité totale. Enfin, les chercheurs ont simulé l'effet visuel d'une saccade en déplaçant l'image sur l'écran pendant que les yeux de l'animal restaient parfaitement immobiles, leur permettant ainsi de séparer le mouvement visuel du mouvement oculaire réel.
Les enregistrements ont révélé une population diversifiée de neurones, chacun réagissant aux sauts oculaires de manière différente. Environ 39 % des cellules ont émis une salve d'activité presque immédiatement après le début d'un mouvement oculaire. Ces neurones à « réponse précoce » étaient particulièrement intéressants car ils semblaient savoir exactement dans quelle direction l'œil s'était déplacé. Cet ajustement directionnel restait vrai que l'animal regardait une image complexe, un écran vide ou même dans le noir. Cela suggère que ces cellules reçoivent un signal direct des centres de commande motrice du cerveau, une sorte de mémo interne disant : « Nous déplaçons les yeux vers la droite », permettant à la cellule d'anticiper le mouvement avant même l'arrivée du flou visuel.
Cependant, l'histoire ne se résume pas à la réception d'un mémo. Ces mêmes neurones précoces ont également émis vigoureusement lorsqu'on déplaçait l'image sur l'écran pour simuler une saccade, même lorsque les yeux de l'animal étaient immobiles. Cela indique qu'ils sont également très sensibles au mouvement visuel lui-même. Les chercheurs ont découvert que ces cellules intègrent probablement à la fois le signal moteur interne et le mouvement visuel externe pour détecter qu'une saccade est en cours. Elles semblent être un système de détection rapide, utilisant la commande interne pour prendre de l'avance et le mouvement visuel pour confirmer l'événement.
En contraste avec ces détecteurs précoces, un autre groupe de neurones se comportait différemment. Ces cellules n'ont pas émis de signal lorsque l'œil bougeait ; au contraire, elles se sont tues. Cette suppression était plus prononcée dans les neurones qui étaient réglés pour voir les détails fins et les motifs à haut contraste. Lorsque l'œil sautait, ces cellules se coupaient, désactivant ainsi le canal visuel pour empêcher le cerveau de traiter le flou. Ce groupe de cellules était biaisé vers des formes d'ondes électriques plus larges, une signature souvent associée aux principaux neurones excitateurs du cerveau, ceux qui envoient des informations à d'autres parties du cerveau.
La découverte la plus frappante fut peut-être un petit sous-ensemble de neurones qui agissaient comme un filtre de la réalité. Ces cellules répondaient fortement lorsque l'image sur l'écran était déplacée pour simuler une saccade, mais restaient complètement silencieuses lorsque l'animal effectuait réellement une saccade. Elles pouvaient faire la différence entre un mouvement causé par le mouvement du monde et un mouvement causé par le mouvement de l'œil. Les chercheurs les ont appelés des unités d'« omission saccadique ». Comme ce sont elles qui transmettent l'information au reste du cerveau, leur capacité à ignorer le mouvement auto-induit est probablement la clé de notre perception d'un monde stable. Si ces cellules réagissaient au flou d'un saut oculaire, notre perception serait perturbée chaque fois que nous regarderions autour de nous.
L'étude a également cartographié ces différents types de cellules dans des couches spécifiques du tissu cérébral. Les neurones à réponse précoce et rapide se trouvaient principalement dans les couches profondes et les couches d'entrée, où ils semblaient être des cellules inhibitrices capables de freiner rapidement l'activité. Les cellules qui ignoraient le mouvement des saccades réelles se trouvaient principalement dans les couches superficielles, qui sont les couches de sortie envoyant des signaux vers d'autres zones cérébrales. Cet arrangement suggère un circuit spécifique : les cellules inhibitrices rapides détectent le mouvement oculaire et déclenchent un signal de suppression, tandis que les cellules de sortie dans les couches supérieures utilisent cette information pour filtrer le bruit, garantissant que l'image finale envoyée à notre perception consciente reste stable.
En combinant les enregistrements de la vision naturelle, des écrans vides et de l'obscurité, les chercheurs ont pu démêler le mélange complexe de signaux qui créent notre expérience visuelle stable. Ils ont découvert que le cerveau ne repose pas sur un mécanisme unique pour annuler le flou des mouvements oculaires. Au lieu de cela, il emploie une équipe coordonnée de neurones. Certains agissent comme des détecteurs rapides qui combinent les commandes internes et les indices visuels, tandis que d'autres agissent comme des filtres qui ignorent spécifiquement le mouvement causé par nos propres actions. Cette division du travail permet au cerveau de maintenir une vue claire et stable du monde, même lorsque nos yeux se déplacent à des vitesses incroyables.
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