Voir et toucher lespace Sminaires Licence de Psychologie

Voir et toucher l’espace Séminaires Licence de Psychologie 2006 -2007 Marion Luyat 1

www. macleusb. net identifiant: seminaire mot de passe: luyat Marion. luyat@univ-lille 3. fr • Delorme et Flückiger (2003). Perception et réalité. De Boeck, Bruxelles • Luyat M (1997). Verticale subjective versus verticale posturale: une note sur l’étude de la perception de la verticale. L’Année Psychologique, 97, 433 -447 • Luyat M & Ohlmann T (1997). Effet d’un contexte visuel incliné: vers une explication en termes d’inclinaison du plan médian apparent. L’Année Psychologique, 97, 267 -292. 2

Les référentiels spatiaux et la perception des orientations 3

• L’orientation –Position et direction Le terme “ orientation ”: écart angulaire entre une direction donnée et une direction de référence. Plan vertical: angle p/r à la GRAVITE renvoie en fait aux notions d’équilibre c’est-à-dire de position (la Tour de Pise) Plan horizontal: angle par rapport à une référence quelconque permet aussi de s’orienter, il s’agit alors d’un problème de navigation (la boussole), c’est-àdire de direction à prendre 4

– Orienter et s’orienter a) Le motard, dans une courbe, nous apparaît penché mais, en fait, il est “ droit ” dans le champ de forces que sa moto produit au cours du virage; ici, s’orienter revient à aligner le corps sur la force gravitoinertielle. Fi G Gi 5

b) Orienter, c’est aussi positionner un objet par rapport à soi ou par rapport à une référence externe (comme la direction de la gravité) • L’orientation va donc impliquer à la fois l’espace égocentré (le corps) et l’espace allocentré (les objets) • • L’orientation: niveau sensori-moteur Et aussi niveau perceptivo-cognitif 6

Décrire l’orientation et la position du corps dans l’espace z Axe Z (yaw axis): rotation en lacet (yaw) Axe Y interaural: rotation en tangage (pitch) y x Axe X naso-occipital: rotation en roulis (roll) Tout déplacement en translation ou en rotation peut être défini par rapport à ces trois axes 7

Localiser les objets par rapport à soi 8

Plan fronto-parallèle 9

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Les référentiels spatiaux • Référentiels allocentrés n. Référentiels égocentrés Conflit inter-référentiels Philippe Ramette 12

Les référentiels allocentrés (axes extérieurs à l’organisme) * Référentiel gravitaire (géocentré) * Référentiels contextuels (patterncentriques) Référentiel visuel et (tactile ? ) 13

Les référentiels égocentrés * Référentiel rétinocentrique méridien vertical rétinien * Référentiel corporel (axe Z), vecteur idiotropique lié au schéma corporel * Référentiel « bras-épaule » Tâche tactilo-kinesthésique ou haptique 14

Modèle proposé par Wade, 1992 15

La perception dépend de l’orientation EXEMPLE: l’effet Goldmeier (1972): détection correcte d’un angle droit lorsqu’il est vu à la verticale alors qu’il est impossible de le détecter lorsqu’il est placé obliquement Rock et Gerbino (1999): quelle que soit l’inclinaison de la tête, c’est toujours l’orientation verticale gravitaire qui est la mieux perçue: codage dans un référentiel gravitaire 16

L’illusion de la Joconde (variante de l’illusion de Thatcher): les détails incongrus sont quasiment indétectables lorsque le stimulus est inversé Ces défauts « sautent aux yeux » en position verticale 17

L’illusion célèbre de Thatcher 18

Le mouvement biologique • Johansson G (1973) Visual perception of biological motion and a model for its analysis. Perception and Psychophysics 14: 201– 211 http: //ppw. kuleuven. be/labexppsy/biomotion. htm http: //www. biomotionlab. ca/Demos/BMLwalker. html 19

Perturbation quand les images sont inversées • Etude de Troje (2003) • Le codage du mouvement biologique se fait dans un référentiel égocentré probablement rétinocentrique • Le codage des visages se fait également dans un référentiel égocentré probablement rétinocentrique 20

S’orienter ou orienter dans l’espace, c’est avoir une notion juste du « haut et du bas » On va donc s’intéresser à « la perception de la verticale » Paradigme très utilisé en pathologie pour justement diagnostiquer des troubles soit du système périphérique (système vestibulaire) mais également des désorientations d’origine plus centrale (lésions pariétales) 21

On distingue: • La verticale physique : direction donnée par l’accélération de la pesanteur • La verticale posturale (ou physiologique) : direction prise par le corps soumis à l’action de la pesanteur • La verticale subjective : verticale perçue par le sujet, notion de haut et de bas 22

l La verticale subjective –Ajustement visuel –Ajustement tactilo-kinesthésique (haptique) –Ajustement auditif –Ajustement postural (Body Adjustment Test) Le Body Adjustment Test (BAT) 23

Verticale physique: 0° a Counterclockwise (-) Verticale subjective a: déviation en degrés Clockwise (+) 24

Méthode d’ajustement en visuel ou en haptique: Plusieurs indices (exprimés en degrés d’angle): 1. La moyenne algébrique ou erreur constante: moyenne des erreurs en valeurs algébriques C’est un indice de biais systématique 2. La moyenne absolue: moyenne des erreurs en valeurs absolue c’est un indice de la précision globale du sujet 3. L’écart-type intraindividuel: 25

Les Systèmes sensoriels • Le système vestibulaire • Le système tactilo-proprioceptif -Rôle important. -Après une labyrinthectomie bilatérale : sujet capable d’ajuster son corps ou une ligne lumineuse à la verticale physique d’une façon presque aussi précise qu’un sujet normal. -Ces sujets ont du mal à s’orienter dans l’eau (expérience en piscine). -En l’absence de données visuelles, la verticale subjective serait déterminée par la moyenne des signaux utriculaires et somesthésiques. • Le système visuel 26

Le système vestibulaire • Corps et tête verticaux : verticale subjective très précise même dans l’obscurité erreur inférieure à 1° • Avec inclinaison ou accélérations linéaires : dans l’obscurité : verticale subjective => direction et amplitude des forces de cisaillement sur la macule utriculaire 27

Localisation du système vestibulaire (vue de face) Localisation du système vestibulaire (vue de côté). D’après Delorme 1982 1. Canaux semi-circulaire: accélérations angulaires (rotation de la tête) 2. Organes otolithiques: Utricule (30° /verticale) et le saccule (perpendiculaire à l’utricule) sensibles accélérations linéaires 28

Il y a différentes façons pour modifier les forces de cisaillement : -l’inclinaison : -centrifugeuse : Macule utriculaire R’ g’ g g : pesanteur a : accélération R : résultante de la force d’accélération et de la pesanteur a a g R 29 R : verticale physiologique

• Poissons dans l’obscurité • Caméra filme en continu le comportement des poissons durant l’accélération • Résultat : ils s’orientent toujours perpendiculairement à R 30 • Donc R = verticale physiologique

• Homme placé dans une centrifugeuse • Dans l’obscurité : verticale subjective = R 31

La centrifugeuse: influence de la force gravito-inertielle Sur Terre Illustration du motard dans une courbe g: accélération gravitaire, fc: force centrifuge, gi accélération gravito-inertielle, w: vitesse angulaire, r: rayon de la centrifugeuse 32

Clément 2000 • La centrifugeuse –. L’illusion oculogravique: illusion d’inclinaison d’un objet résultant d’un changement en direction et en intensité de la force gravito-inertielle produite par une accélération linéaire Les atteintes bilatérales du système vestibulaire: illusion moins forte plus grande variabilité intra et interindividuelle 33

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Le système proprioceptif Verticale Physique Telle qu’elle apparaît à l’observateur Ajustement fait par l’observateur (Verticale Subjective VS) 35

Pour la majorité des chercheurs, l’effet Aubert résulte d’une attraction égocentrée, du vecteur idiotropique « axe Z » L’effet Müller semble lié à la contrecyclotorsion oculaire La contre-cyclotorsion oculaire: quand la tête est inclinée, l’œil tend à tourner très légèrement en sens inverse (10% de l’inclinaison) 36

Expérience de Bauermeister (1964) : inclinaison corporelle -Les sujets doivent ajuster une ligne lumineuse sur la verticale. -Ces sujets sont en position verticale ou inclinés totalement de 0° à 90° à droite ou à gauche avec un pas de 10°. 37

Effet Müller Effet Aubert -Apparition : jusqu’à 60° d’inclinaison -Excède rarement 7 ou 8° Très bonnefidélité test retest -Apparition : supérieur 60° pas systématique -Qd 90° : erreur = 20° -Fortes différences interindividuelles 38

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Le système visuel • Rôle stabilisant de la vision pour le maintien de la posture : – En position debout : les mouvements d’oscillation du corps augmentent lorsqu’on ferme les yeux (vision périphérique) – Facteurs visuels les plus importants pour la stabilisation posturale debout : • L’éclairement du champ visuel • Possiblilité de fixation du regard – Par conséquent: • Une stimulation lumineuse violente d’un seul œil, en entraînant des modifications homolatérales du tonus, peut provoquer une chute du sujet du côté de l’œil stimulé. • Un champ visuel en mouvement provoque des troubles 41 posturaux et des modifications de la perception de l’espace.

Informations de mouvement Expérience de vection circulaire : • • Le sujet est debout face à un écran circulaire portant des repères visuels. La verticale posturale est mesurée par la pression des pieds sur le sol (plate-forme de forces). Lorsque l’écran est immobile, les pressions exercées par les deux pieds sont égales : la verticale posturale = verticale subjective = verticale physique. Lorsque l’écran tourne à droite, le sujet a l’impression de s’incliner vers la gauche ; pression D et pression G. La verticale subjective est déplacée vers la droite. 42

See the movie www. tohwa-u. ac. jp/~kukimoto/VR/projects/vection/. 43

Les informations visuelles statiques de direction Le paradigme expérimental du Rod and Frame Test (RFT) 44

Le principe de conflit intersensoriel: L’inclinaison (ou la rotation) du contexte visuel et/ou de la tête permet d’évaluer la contribution respective des informations visuelles et posturales (vestibulaire+somesthésie) 45

Les facteurs déterminants de l’effet-cadre L’inclinaison du cadre produit des erreurs dans le sens du cadre quasi linéairement jusqu’à la valeur optimale de 15° d’inclinaison puis décroît jusqu’à s’annuler complètement à 45° Inclinaison à 45° la diagonale est verticale et prise comme référence Pour des inclinaisons supérieures, effet inverse Car le cadre n’est pas polarisé Une inclinaison à +60°=-30° 46

0° -45 +45° -90° -135° +90° +135° 47

Jusqu’à 22, 5° d’inclinaison du cadre exclu, le côté latéral est ce qui est le + proche de la verticale, à 22, 5°, la diagonale et le côté sont inclinés de la même valeur en fait les résultats montrent que c’est la diagonale qui contrecarre l’effet du côté cela dès 15° d’inclinaison. 48

Fonction d’inclinaison du cadre Pas de 3°: inclinaison optimale de 15° Vs en ° 10 5 0 -5 -42 -39 -36 -33 -30 -27 -24 -21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 -10 inclinaisons du cadre 49

Les principales hypothèses explicatives de l’effet-cadre 1. Une illusion optico-géométrique Selon certains chercheurs (Coren & Hoy, 1986) l’effet visuel produit par le cadre incliné est similaire à certaines illusions comme celle de Zöllner ou de Hering L ’illusion de Zöllner 50

Causes: 1. le contraste d’orientation, un processus purement visuel Contraste d’orientation= tendance du système visuel à surestimer la valeur des angles aigus ( interactions latérales inhibitrices entre cellules sélectives à l’orientation dans l’aire V 1) L’angle a entre la baguette et le côté du cadre est surestimé. Une baguette verticale sera perçue comme l’angle a’. L’observateur ajustera la baguette en b’ d’un angle égal à l’inclinaison perçue a Argument: corrélation + entre le RFT et l’illusion de Zöllner a’ b’ b Peut expliquer l’effet d’un cadre de petite taille angulaire mais pas les déviations de l’ordre de 5° avec un cadre de 28° de taille angulaire 51

2. L’effet-cadre: une vection optostatique Tête inclinée: un objet est perçu comme étant vertical quand son image rétinienne est orientée par rapport au méridien vertical de l’œil d’un angle correspondant à l’inclinaison codée de la tête mais en direction opposée. Le système doit compenser l’inclinaison du méridien provoquée par l’inclinaison de la tête. Cette compensation doit être égale à la valeur de l’angle d’inclinaison céphalique: Constance d’orientation Cadre incliné: illusion d’inclinaison du corps en direction opposée Les conséquences sont identiques à une inclinaison réelle du corps: la baguette est placée en direction du cadre par compensation. Contrepartie statique de la vection optocinétique en roulis: illusion de position, d’orientation du corps dans l’espace de rotation cyclotorsion oculaire: Arguments: * direction du cadre (pseudo-contrecyclotorsion? ) * BAT: erreurs d’ajustement dans le sens du cadre 52

Principe de la vection optostatique. L'observateur a l'impression d'être incliné en sens inverse du cadre. L'ajustement de la baguette (en pointillé) est effectué en direction du cadre afin de compenser l'inclinaison apparente du corps 53

Théorie "des deux processus visuels" (cf. Spinelli et al. 1991, Zoccolotti et al. 1992) Certains indicateurs d'interaction visuo-vestibulaires comme l'inclinaison illusoire sont présents, uniquement, dans le cas de cadre de grande taille angulaire. Ainsi, contrairement aux grands cadres (26, 8° et 56, 2°), un cadre de petite taille (12, 2°) n'induit pas d'illusion d'inclinaison de la tête (Ebenholtz & Benzschawel, 1977). Dans une logique similaire, Goodenough, Sigman, Oltman, Rosso et Cox (1979) mettent en évidence une torsion oculaire en direction du cadre mais uniquement dans le cas de grands dispositifs (40° versus 10°). 54

Zoccolotti et al. (1992) se proposent de tester l'hypothèse des deux processus visuels en couchant sur le côté l'observateur. Selon ces auteurs, la sensibilité otolithique diminuant lors de l'inclinaison de la tête, l'effet du contexte visuel sur la perception de la verticale est plus fort. Dans le cadre du modèle des deux processus visuels, les effets visuels périphériques générés par les grands cadres vont augmenter conjointement à l'inclinaison de la tête. Si les effets visuels centraux ne sont pas médiatisés par les petits cadres, alors ils doivent être indépendants de la position du corps. Les résultats montrent que, contrairement aux prédictions, l'augmentation des erreurs due à l'inclinaison du corps est présente même dans le cas des cadres de petite taille. Pour Zoccolotti et al. en 1992 (mais également Spinelli et al. 1991, Zoccolotti et al. 1993), les phénomènes d'interactions visuovestibulaires ne sont pas uniquement provoqués par des cadres de grande taille mais sont également induits par des petits dispositifs 55

Effet Dietzel-Roelofs lors de l'inclinaison d'un cadre. (A) Un cadre incliné peut être divisé en trois parties : un sous-cadre supérieur (ps), un sous-cadre médian (pm) et un sous-cadre inférieur (pi), avec pm centré sur le plan médian objectif (pmo), ps et pi décalés respectivement à gauche et à droite de l'observateur. (B) condition "déplacement" et (C), condition "inclinaison" de l'expérience de Brosgole et Cristal (1967). 56

Bock, O. (1997). Effects of a tilted visual background on human sensory-motor coordination. Experimental Brain Research, 115, 507512. Objectif: étudier les effets d’une inclinaison du contexte visuel ambiant (une pièce inclinée en roulis) sur 1) l’ajustement proprioceptif d’une barre à la verticale; 2) l’ajustement de la barre sur la position perçue du corps; 3) sur le pointage de cible avec vision du bras. Résultats: on observe a) une déviation de la VS en direction de la pièce confirmant les précédents travaux; b) pour la première fois une inclinaison perçue du tronc en sens inverse, c) des résultats encore plus probants lorsque le bras n’est pas supporté; d) pas d’effet sur le dessin manuelle de lignes verticales et e) pas d’effet sur le pointage 57

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Mast, F. , Berthoz, A. , Kosslyn, S. (2001). Mental imagery of visual motion modifies the perception of roll-vection stimulation. Perception, 30, 945 -957. Objectif: étudier le rôle de l’imagerie mentale sur la perception de la verticale (voir si des effets top-down peuvent être mis en évidence sur cette tâche qui est censée refléter des processus visuo-vestibulaires de bas niveau) Vitesse du cylindre 30°/s, direction CW et CCW. Au fond, un disque contenant 18 points arrangés en 2 bandes avec 6 points au centre, un deuxième disque contenant 6 points et un troisième contenant le point de fixation. 18 sujets passent l’expérience (9 h et 9 f). 3 conditions en situation de perception et 2 en situation d’imagerie 59

Perception imagerie A) Conditions « partielles » Biais perceptif: condition 3 -1 Biais imagerie: condition 4 -1 CW: r=0. 85 et CCW: r=0. 73 B) Conditions « complètes » Biais perceptif: condition 3 -2 Biais imagerie: condition 5 -2 CW: r= 0. 90 et CCW: r= 0. 76 60

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Réseau impliqué dans le traitement de la verticale Nerf VIII Noyau ventro-intermédiaire 63

Au niveau Cortical Brandt, Dieterich & Danek (1994): 23/52 patients souffrant de lésions centrées autour de l’insula postérieure analogue au cortex pariéto-insulo vestibulaire du singe, montrent des déviations en sens opposées à la lésion de la Verticale Subjective Visuelle (apparemment pas de préférence hémisphérique). 64

Représentation schématique du cerveau de primate (en haut) et humain (en bas) avec les aires établies expérimentalement qui reçoivent des inputs vestibulaires: aire 2 v (partie antérieure de la scissure intrapariétale), aire 3 a dans la scissure centrale, l’aire 7 multisensorielle du cortex pariétal inférieur et le cortex pariéto-vestibulaire (PIVC), dans la profondeur de la partie postérieure de l’insula 65

Bien que plusieurs études électrophysiologiques chez l’animal confirmées récemment en IRMf chez l’homme (Fasold et al. 2002) avec une stimulation du système vestibulaire périphérique (stimulation calorique) montrent plusieurs zones interconnectées, le cortex PIV semble représenter le centre privilégié d’intégration multisensorielle du lobe pariétal Autre élément intéressant: C’est un centre important dans les interactions visuo-vestibulaires (neurones visuo-vestibulaires, sensibles au flux visuel). Mais l’intégration de l’inclinaison statique (otolithique) reste encore à explorer 66

Conclusion • La perception dépend de l’orientation à la fois de l’objet et de l’observateur • Car le codage de l’objet se fait dans un référentiel • La verticale subjective (VS): un indicateur de l’orientation spatiale de l’individu • Permet d’explorer les trois référentiels principaux: G/ V/ Z 67

• www. macleusb. net • Identifiant: seminaire • Mot de passe: luyat 68