The post-hoc montage of perception: deep layers of primary visual cortex encode postdictive percepts

Nos yeux sont constamment bombardés de lumière, et il semble naturel de supposer que ce que nous voyons est une diffusion en direct du monde qui se déroule en ce moment même. Nous regardons une scène, et notre cerveau traduit instantanément la lumière frappant nos rétines en une image claire de la réalité. Cependant, il existe un étrange bug dans ce système appelé postdiction. Il s'agit d'un phénomène où une information arrivant après un événement visuel modifie réellement la façon dont nous nous souvenons ou percevons cet événement. C'est comme si le cerveau attendait une fraction de seconde, recueillait davantage d'indices provenant du futur, puis réécrivait le passé pour donner un sens à l'ensemble de l'histoire. Pendant des décennies, les scientifiques ont débattu de la manière dont le cerveau gère cette édition. Une idée est que le cerveau conserve simplement les signaux précoces dans des régions plus hautes et plus complexes jusqu'à ce que les informations ultérieures le rattrapent. Une autre idée est que le cerveau envoie un message vers le tout premier arrêt du traitement visuel pour réécrire l'enregistrement initial.

Une équipe de chercheurs de l'University College London et de l'Université de Maastricht a maintenant regardé à l'intérieur du cerveau humain pour voir laquelle de ces idées est correcte. Ils se sont concentrés sur le cortex visuel primaire, la fine bande de tissu située à l'arrière du cerveau qui agit comme la première porte d'entrée de tout ce que nous voyons. Plus précisément, ils voulaient savoir si cette zone, qui était autrefois considérée comme une caméra passive, participe réellement à la réécriture de notre perception après coup. Pour le découvrir, ils ont utilisé un puissant scanner magnétique pour observer le cerveau de vingt-trois volontaires alors qu'ils expérimentaient deux tours de magie visuelle spécifiques. Dans ces tours, la présence ou l'absence d'un son provoquerait que le cerveau invente un flash de lumière qui n'était pas là, ou efface un flash de lumière qui y était réellement. En observant le cerveau pendant ces moments, les chercheurs pouvaient voir si le cortex visuel primaire se contentait d'enregistrer la lumière qui frappait l'œil, ou s'il reflétait ce que la personne voyait réellement dans son esprit.

L'expérience reposait sur une installation ingénieuse impliquant des flashs lumineux et des bips sonores. Dans une version du test, les participants voyaient deux flashs de lumière avec un son entre les deux. Même s'il n'y avait pas de lumière au milieu, le son trompait leur cerveau en leur faisant voir un troisième flash exactement là où le son se produisait. Dans l'autre version, ils voyaient trois flashs de lumière, mais si le son du milieu manquait, leur cerveau supprimait le flash central, le faisant disparaître de leur perception. Les chercheurs ont utilisé un scanner IRM 7 Tesla, une machine d'une sensibilité extrême, pour prendre des images du cerveau toutes les 68 millisecondes. Ils ne se sont pas contentés de regarder le cerveau dans son ensemble ; ils ont examiné les différentes couches du cortex visuel primaire. Imaginez ces couches comme les étages d'un bâtiment : les étages inférieurs reçoivent les signaux directement de l'œil, tandis que les étages supérieurs reçoivent des signaux provenant d'autres parties du cerveau.

Lorsque les chercheurs ont analysé les données, ils ont trouvé une différence claire entre ce que l'œil voyait et ce que le cerveau percevait. Dans les couches du cortex visuel qui reçoivent l'entrée directe de l'œil, l'activité cérébrale correspondait à la lumière réelle frappant la rétine. Si un flash était physiquement présent, le signal était présent ; s'il manquait, le signal était absent. Cependant, dans les couches profondes de cette même zone, l'histoire était différente. Lorsqu'un participant voyait un flash illusoire qui n'avait jamais physiquement existé, les couches profondes du cortex visuel s'illuminaient selon un motif qui ressemblait exactement à celui d'un flash réel. Inversement, lorsqu'un flash réel était physiquement présent mais que le cerveau du participant décidait de l'ignorer à cause d'un son manquant, les couches profondes montraient un motif indiquant que le flash avait disparu. Cela signifie que les couches profondes du cortex visuel n'enregistraient pas seulement les données brutes de l'œil ; elles enregistraient la version finale et éditée de la réalité que la personne expérimentait.

Pour comprendre d'où venait ce message d'édition, les chercheurs ont examiné la connexion entre le cortex visuel et le cortex temporal supérieur, une région située plus haut dans le cerveau connue pour combiner le son et la vue. Ils ont découvert que les modèles d'activité dans cette région supérieure étaient étroitement liés à l'activité des couches profondes du cortex visuel, mais pas aux couches moyennes. Cela suggère que la région supérieure envoie un message vers le bas, vers les couches profondes, pour leur dire de mettre à jour l'image en fonction des nouvelles informations. L'étude n'a pas trouvé cette même connexion pour les couches moyennes, ce qui soutient l'idée que ces couches servent principalement à recevoir de nouvelles entrées, tandis que les couches profondes sont destinées à recevoir des mises à jour.

Les résultats remettent en question la vieille vision selon laquelle le cortex visuel primaire n'est qu'un récepteur passif d'informations. Au lieu de cela, il semble être un participant actif dans la construction de notre expérience du monde, même après que l'événement soit passé. Le cerveau ne se contente pas de diffuser le présent ; il révise constamment le passé pour créer une histoire cohérente. Dans ces expériences, le processus de révision s'est produit dans les couches profondes du cortex visuel, sous l'impulsion du feedback provenant des zones cérébrales supérieures qui avaient intégré le son et la vue. Bien que les chercheurs n'aient pas pu observer la chronologie exacte de ces événements avec assez de précision pour savoir si le cerveau édite le passé ou prédit simplement le futur, les preuves montrent clairement que le cortex visuel primaire est impliqué dans cette reconstruction post-hoc. L'étude suggère que notre perception est un montage, une collection de moments assemblés par le cerveau, et que le tout premier arrêt sur l'autoroute visuelle est l'endroit où le montage final est réalisé.