Un «  cerveau  » artificiel peut révéler le mystère derrière les illusions d’optique


Un nouveau système informatique explore la manière dont le cerveau humain traite les images en mouvement et pourquoi nous ne pouvons pas toujours en croire nos propres yeux.

Alors que l’œil humain peut juger des objets en mouvement avec une précision qui nous permet d’attraper une balle, de nombreux aspects de cette perception visuelle du mouvement ne sont toujours pas compris.

Grâce à des décennies de recherche sur la façon dont l’œil humain traite les images en mouvement, les chercheurs ont formé un «cerveau» artificiel pour correspondre à cette capacité, révélant de nouvelles perspectives sur les illusions d’optique.

Dans une étude publiée dans le Journal of Vision, l’équipe de l’Université de Cambridge a conçu un système artificiel, MotionNet, pour correspondre étroitement aux structures de traitement du mouvement à l’intérieur du cerveau humain. Cela a permis à l’équipe d’examiner certaines caractéristiques du traitement visuel humain qui ne peuvent pas être mesurées directement dans le cerveau humain.

L’une des idées que les chercheurs ont pu approfondir était le mystère derrière les illusions d’optique et la façon dont le cerveau humain peut être trompé par elles.

Par exemple, s’il y a une tache noire à gauche d’un écran, qui s’estompe tandis qu’une tache noire apparaît à droite, les humains croiront qu’ils peuvent «voir» le point se déplacer de gauche à droite. C’est ce qu’on appelle le mouvement «phi».

Cependant, si le point qui apparaît à droite est blanc sur un fond sombre, les humains «verront» le point se déplacer de droite à gauche, dans ce que l’on appelle un mouvement de «phi inversé».

‘Une toute nouvelle prédiction’

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Les chercheurs ont reproduit le mouvement inverse-phi dans le système MotionNet et ont constaté qu’il faisait les mêmes erreurs de perception qu’un cerveau humain, permettant à l’équipe d’examiner pourquoi cela se produit.

Ils ont découvert que les neurones sont «  réglés  » sur la direction du mouvement et, pour le système artificiel, le phi inversé déclenchait des neurones dans la direction opposée au mouvement réel.

Le système a également révélé que la vitesse du mouvement inverse-phi est affectée par la distance entre les points, mais pas de la manière prévue. Il a constaté que les points qui «se déplaçaient» à une vitesse constante semblent se déplacer plus rapidement s’ils sont espacés d’une courte distance, et plus lentement s’ils sont plus espacés.

Le Dr Reuben Rideaux, chercheur à l’Université de Cambridge et premier auteur de l’étude, a déclaré que le nouveau modèle a généré «une toute nouvelle prédiction» sur la façon dont les humains expérimentent le phi inversé.

«Il est très difficile de mesurer directement ce qui se passe à l’intérieur du cerveau humain lorsque nous percevons un mouvement», dit-il. «Même notre meilleure technologie médicale ne peut pas nous montrer l’ensemble du système au travail. Avec MotionNet, nous avons un accès complet. »

Les chercheurs sont convaincus que MotionNet peut être utilisé pour combler de nombreuses autres lacunes dans la compréhension actuelle de la façon dont le cerveau humain perçoit le mouvement.

Alors que les prédictions du système devront être validées dans des expériences biologiques, l’équipe a déclaré que savoir sur quelle partie du cerveau se concentrer permettra de gagner beaucoup de temps.

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