Lorsque nous trouvons quelque chose de particulièrement beau ou d'impressionnant, nous obtenons littéralement de grands yeux: nos pupilles se dilatent. L'élève contrôle la quantité de lumière qui pénètre dans l'œil et tombe sur la rétine. Lorsqu'il y a beaucoup de lumière, l'élève se contracte; quand il y a peu de lumière, il rouvre. Des neuroscientifiques du German Primate Center (DPZ) – Leibniz Institute for Primate Research et de l'European Neuroscience Institute Göttingen ont découvert dans une étude sur des humains et des singes rhésus que le mouvement de la pupille n'est pas seulement contrôlé par réflexe par la quantité de lumière incidente , mais inconsciemment aussi par notre esprit. Ainsi, l'élève peut suivre les rythmes qui se produisent dans l'environnement. De cette façon, l'ouverture de la pupille est adaptée de manière optimale à notre environnement, ce qui améliore la perception (Journal of Neuroscience).
Les impressions sensorielles de notre environnement sont souvent rythmées, non seulement lorsque nous entendons, mais aussi lorsque nous voyons. Par exemple, la lumière bleue d'une ambulance qui passe clignote environ 120 fois par minute. Nous réagissons également inconsciemment aux événements visuels dans notre environnement, qui peuvent être enregistrés par nos sens comme des modèles réguliers. De ces schémas, notre cerveau peut, par exemple, déduire quand le prochain éclair de lumière bleue frappera l'œil et s'y préparera.
Un facteur important dans la vision est l'ajustement du diamètre de la pupille. Les pupilles plus petites fournissent une image plus nette, tandis que les pupilles plus grandes permettent à plus de lumière d'atteindre la rétine, ce qui rend plus probable que même des stimuli faibles seront traités. Le diamètre de la pupille est contrôlé par le réflexe pupillaire qui, automatiquement, c'est-à-dire à notre insu ou sans intention, ajuste les muscles de la pupille à l'incidence de la lumière. Mais toutes les informations environnementales pertinentes ne sont pas contenues dans la seule quantité de lumière incidente. Des calculs sont donc nécessaires dans le cerveau qui vont au-delà des capacités d'un réflexe pour prendre en compte toutes les informations disponibles. L'objectif de cette étude, financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), était de savoir si et dans quelle mesure la dynamique des pupilles est contrôlée de manière entièrement automatique ou si elle est également influencée par des rythmes plus complexes dans l'environnement.
Pour les investigations, les mouvements des pupilles de deux singes rhésus mâles (Macaca mulatta) et de plusieurs sujets testés des deux sexes ont été mesurés à l'aide d'une caméra vidéo à haute vitesse, tandis que les sujets ont été montrés des séquences d'images de visages humains à une fréquence temporelle de deux hertz . Un fond sombre a été montré entre les images. L'alternance de fond et d'image amène la pupille à se dilater et à se contracter en rythme avec les images. Au cours des expériences, l'ordre des images a été manipulé – elles ont été regroupées par paires afin qu'une image particulière suive toujours une autre image particulière. Ainsi, il y a deux rythmes auxquels l'élève réagit: un rapide (deux hertz), qui résulte de l'alternance de l'image et du fond, et un à la moitié de ce rythme (un hertz), qui résulte de la disposition des images comme paires. La séquence des paires n'est pas donnée par la lumière elle-même, et nécessite donc un calcul supplémentaire des rythmes environnementaux dans le cerveau. Puisque la luminance des visages dans toutes les images ainsi que le fond sombre dans les « pauses » sont restés inchangés, mais la disposition des images variait, des conclusions ont pu être tirées sur l'influence de ce calcul supplémentaire sur la dynamique des pupilles.
En plus de la séquence structurée, des images disposées au hasard avec la même fréquence (deux hertz) ont été montrées. Une comparaison des résultats entre des séquences d'images structurées et non structurées à la même fréquence d'image montre que dans les deux espèces étudiées, la pupille suit non seulement le rythme lié à la lumière des images, mais aussi le rythme plus complexe des paires. Le mouvement des élèves à un rythme lent (un hertz) maintient la pupille ouverte plus longtemps, comme si une paire ne devait pas être interrompue par la fermeture de la pupille. Cela permet à plus de lumière d'atteindre la rétine.
Les informations supplémentaires contenues dans l'environnement complètent ainsi les informations qui atteignent déjà la rétine via la lumière incidente. »
Caspar Schwiedrzik, chef du groupe de recherche junior « Perception et plasticité »
De plus, l'étude a pu montrer que cela contribue à une amélioration de la perception, même si les sujets testés ne sont pas conscients de l'existence d'un rythme dans l'environnement. « Le contrôle des élèves n'est donc pas purement réflexif, mais est également influencé par nos pensées inconscientes », ajoute Schwiedrzik.
La source:
Deutsches Primatenzentrum (DPZ) / German Primate Center
Référence de la revue:
Schwiedrzik, C.M., et al. (2020) Le diamètre de la pupille suit la structure statistique de l'environnement pour augmenter la sensibilité visuelle. Journal of Neuroscience. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0216-20.2020.
