Complexité des sens

Comment la vue et le sens de l'équilibre collaborent ?
Quand l'environnement tourbillonne - comme ces points -, l'observateur a le tournis. Le phénomène peut paraître paradoxal puisqu'une stimulation perçue seulement par les yeux perturbe tout le système de l'équilibre.

L'observatrice est assise, immobile, mais au bout d'une vingtaine de secondes, elle a réellement l'impression de bouger.
La personne regarde pendant un moment les points qui tournent, et doit ensuite déterminer la verticale de son champ de vision en pressant sur un bouton. Mais elle a déjà perdu tout sens de l'équilibre :La flèche ne coïncide pas avec la véritable verticale
Son sens de l'équilibre a donc été perturbé par une perception purement visuelle. Comment collaborent les différents sens quand un corps est en mouvement ?

Prof. Thomas Brandt : La perception des mouvements de notre corps se base sur des informations qui proviennent de différents systèmes sensoriels, les yeux, le système d'équilibre de l'oreille interne et les capteurs de la peau et des muscles. Quand on tourne par exemple la tête d'un certain angle par rapport au tronc, les canaux semi-circulaires de l'oreille interne l'interprètent comme une accélération de la tête.Pendant la rotation de la tête, l'environnement que nous voyons se déplace du même angle sur notre rétine - ce qui est également interprété comme un mouvement. Enfin, nous possédons des petits capteurs d'extension au niveau de la nuque, qui nous permettent de percevoir ce mouvement de la tête. Pour un mouvement de la tête comme je viens de le décrire, la situation est simple si tous les systèmes sensoriels délivrent des informations concordantes. Mais ça devient beaucoup plus compliqué si les différents systèmes délivrent des informations contradictoires. Imaginez un déplacement en voiture à vitesse constante : vous ne percevez votre mouvement que de manière visuelle, par le mouvement relatif de l'environnement. Le sens de l'équilibre n'est pas stimulé dans le sens du déplacement, car il a besoin d'accélérations. Or il n'y a pas d'accélération à vitesse constante. Ou plutôt, les seules accélérations qui apparaissent sont verticales et sont dues à la suspension du véhicule. Le cerveau doit donc essayer de concilier des informations contradictoires pour produire une seule perception.

Comment le système nerveux central accomplit-il cette coordination ? Telle est la question qui intéresse un groupe de chercheurs du CHU Großhadern de Munich.
On sait que d'innombrables connexions neuronales situées dans différentes régions du cerveau sont responsables de l'analyse des informations visuelles, comme la forme et la couleur. Seule la combinaison de toutes ces données fait naître la perception consciente d'un objet qui se déplace dans une direction donnée.
Par des études dites d'activation cérébrale, les scientifiques munichois ont tenté de cerner le "comment" de cette combinaison. Pour cela, ils ont stimulé séparément les différents centres perceptifs avec des stimuli choisis. Puis ils ont mesuré comme ici la réaction du sens de l'équilibre quand on propose à l'œil des stimulations visuelles mobiles sur de grandes dimensions.
Le sens de l'équilibre enregistre le calme, tandis que l'œil est fortement sollicité par la projection de ces barres en déplacement perpétuel.
L'image simule un mouvement de rotation du corps à vitesse constante. Et la patiente a l'impression de se déplacer en cercle.Peu après, ses yeux commencent à suivre le motif en bandes.
Toutes les perceptions sensorielles sont combinées au niveau du cortex. Toutes les données reçues par la vue sont transmises également au sens de l'équilibre.

Prof. Marianne Dieterich : Le cerveau enregistre simultanément différentes informations : tout d'abord les informations visuelles, un objet en mouvement devant mes yeux, et en même temps les informations du système de l'équilibre, le calme par exemple quand la personne est assise alors que l'environnement bouge. Ces informations arrivent en même temps au cerveau, les premières dans le cortex visuel, qui est placé plus loin à l'arrière, les autres dans les lobes temporaux, qui constituent le siège de l'équilibre. C'est là que se produisent des activations, comme nous l'ont montré de nouvelles études. Et ces centres communiquent entre eux.

Des lunettes spéciales présentent des stimulations visuelles à une patiente et enregistrent les réactions de sa vision et de son sens de l'équilibre.Si une région donnée du cerveau est particulièrement activée, elle reçoit une forte irrigation sanguine. Les images réalisées au scanner permettent de différencier les zones du cerveau qui sont plus ou moins fortement irriguées. L'analyse des mesures fait apparaître un résultat étonnant : une forte stimulation visuelle provoque une irrigation importante, même en dehors des centres visuels du cerveau.

Prof. Marianne Dieterich : Simultanément à une activation du système visuel dans les parties postérieures du cerveau, nous observons une désactivation au niveau des lobes temporaux et à l'avant, dans une zone qu'on appelle le cingulum. Or ce sont les zones du cerveau qui sont liées au système de l'équilibre.

Inversement, si l'on stimule la perception par des rotations du corps, les centres de l'équilibre sont fortement irrigués, alors que les centres de la vision sont nettement désactivés. En fait, le schéma global suivi par la perception est encore plus complexe, car d'autres régions du cerveau montrent des signes évidents d'activation.

Prof. Marianne Dieterich : Les autres zones activées ici sont liées au sentiment. Cela signifie qu'avec cette stimulation, plusieurs systèmes interagissent au niveau cérébral.

L'être humain est capable de percevoir de manière consciente plusieurs impressions à la fois. Mais le système nerveux central a aussi la possibilité d'ignorer une impression, par exemple quand la vue et l'équilibre délivrent des informations contradictoires. L'impression la plus forte est alors privilégiée.

Mais le système ne devient vraiment intéressant pour les scientifiques que lorsqu'il se trompe : les passagers d'un train, par exemple, connaissent souvent un bref instant d'hésitation quand un train à côté du leur démarre.

Prof. Marianne Dieterich : Pendant quelques fractions de secondes, on ne sait pas si c'est l'autre train qui bouge, ou le sien. Ça dure moins longtemps que dans notre expérience, mais nos études d'activation cérébrale s'intéressent aussi à ces situations précisément parce qu'elles touchent un peu aux erreurs du cerveau, et parce que c'est une question passionnante.

Le système des inhibitions et des interactions mutuelles ne s'applique sans doute pas seulement à la vue et à l'équilibre. Les scientifiques veulent maintenant découvrir s'il s'agit d'un mécanisme fondamental du cerveau.