Neurophysiologie

Le paradoxe de la vision aveugle

Certaines personnes dont le cerveau est endommagé perdent en partie l'usage de la vue. Enfin, c'est ce qu'elles croient dur comme fer... Mais des tests leur révèlent qu'elles voient néanmoins !

par Bruno Dubuc

Assise dans l'obscurité, la tête appuyée contre une mentonnière pour l'empêcher de bouger, J.M. (voir l'article précédent) fixe une petite lumière rouge droit devant elle. On lui demande de localiser l'apparition de flashes lumineux qu'on lui projette à gauche de ce point central. Après plusieurs projections, elle nie avoir vu quoi que ce soit. " C'est vide pour moi, de ce côté-là ", insiste-t-elle.

Le docteur Alain Ptito, neuropsychologue à l'Institut neurologique de Montréal n'est pas surpris de la réponse. Il sait que le côté droit du cerveau de J.M. n'est pas fonctionnel, y compris la région qui analyse l'information visuelle. J.M. devrait être aveugle du côté gauche. Mais le docteur Ptito n'en est pas convaincu. Il demande à J.M. de lui donner quand même une réponse, même si elle a l'impression de pointer tout à fait au hasard. " Prends une chance ", lui dit-il pour lui donner confiance. J.M. s'exécute. Une, deux, trois fois... À la fin du test, on lui fait part de ses résultats : un score de 80 % !

" La première fois qu'on leur fait passer le test, vous devriez voir leur tête quand on leur montre leur résultat ! lance Alain Ptito. Souvent même ils rigolent durant le test parce qu'ils trouvent qu'on perd notre temps à leur demander de pointer des choses qu'ils ne voient pas... ". Et pourtant, ils réussissent.

Pour étudier la vision aveugle, on projette des cibles lumineuses du côté aveugle du patient (à droite) pendant qu'une caméra enregistre les moindres mouvements de son oeil. Si l'oeil bouge, l'essai est rejeté.


Voir les précisions.

Alors ? Voient-ils, oui ou non ? " Ils sont inconsciemment visuels et consciemment aveugles, si vous voulez ! ". Celui qui vient de sortir cette boutade, c'est le docteur Maurice Ptito, neuropsychologue à l'Université de Montréal. Comme son frère Alain, il explore les nombreuses possibilités du système visuel humain dans le but d'en établir les mécanismes. Pas étonnant qu'un phénomène comme la " vision aveugle " les fascine depuis de nombreuses années.

Vision aveugle. L'expression a quelque chose de dérangeant tellement elle est paradoxale. Même dans le milieu scientifique, elle a encore des détracteurs féroces qui sont convaincus qu'elle repose sur un artefact d'expérimentation. Car on sait intuitivement que pour localiser un objet dans l'espace, on doit d'abord avoir conscience de sa présence. Ce qui n'est pas le cas avec la vision aveugle.

Les informations visuelles perçues du côté gauche sont analysées par le côté droit du cerveau.

Lorsque le cortex visuel est détruit (voir l'illustration ci-dessus ) à la suite d'un accident cérébro-vasculaire ou d'une opération comme l'hémisphérectomie, le sujet se sent réellement aveugle dans une partie de son champ visuel (la région dans l'espace que couvre notre vision). Au restaurant, il vous demandera par exemple de ne pas vous asseoir de son côté " aveugle " pour ne pas être obligé de tourner exagérément la tête pour vous voir.

D'autre part, les tests des neuropsychologues montrent hors de tout doute que les sujets perçoivent certains stimuli visuels. Ils conservent ce que les scientifiques appellent une vision " résiduelle ". Malheureusement pour eux, leur conscience n'a pas accès à cette information.

Pour tenter d'élucider les mécanismes de cette vision résiduelle, les chercheurs s'appuient sur la " théorie des deux systèmes visuels principaux " (voir l'encadré La théorie des deux systèmes visuels et l'illustration ci-dessus).

Jusqu'en 1978, on a étudié la vision aveugle auprès de personnes qui avaient subi des lésions à l'arrière du cerveau, dans la région qui traite les informations visuelles (le cortex visuel). Ces patients réussissaient toujours à détecter et localiser une cible, et à percevoir la présence ou l'absence de mouvement, des tâches attribuables à un noyau de neurones situé sous le cortex, le colliculus supérieur. Le fait qu'il soit situé en profondeur dans le cerveau expliquerait pourquoi les patients n'ont pas conscience de ce qu'ils voient. En effet, c'est dans la couche superficielle du cerveau, le cortex, que se produisent les événements neuronaux dont nous avons conscience.

Certains de ces patients sont aussi capables d'identifier certaines formes simples et les couleurs, propriétés qui sortent nettement des compétences du colliculus supérieur. On a longtemps cru qu'elles étaient dues à des régions du cortex visuel épargnées par la lésion. Mais l'étude des patients hémisphérectomisés allait ébranler cette hypothèse.

" Bleu-gris comme le ciel "

Ces patients ont les mêmes capacités résiduelles attribuées au colliculus supérieur : ils localisent les cibles et perçoivent les mouvements. Cela est tout à fait normal puisque cette structure, située en profondeur dans le cerveau, n'est pas touchée par l'hémisphérectomie. Mais normalement, les hémisphérectomisés ne devraient pas avoir conscience des couleurs puisqu'ils n'ont plus du tout de cortex du côté aveugle.

" Quand on a montré que nos patients hémisphérectomisés étaient, eux aussi, sensibles à la couleur, tout le monde est devenu mal à l'aise ", raconte Maurice Ptito. Les patients pouvaient même nommer les couleurs. " Ils ne disent jamais qu'ils ont vu mais plutôt qu'ils ont "senti" quelque chose, poursuit-il. Puis, quand on leur demande s'ils peuvent décrire ce qu'ils ont senti, ils finissent par dire quelque chose comme "rouge-orange comme un coucher de soleil" ou encore "bleu-gris comme le ciel"... ". Et on dit que la poésie est exclue des laboratoires !

À part Maurice et Alain Ptito, deux chercheurs de l'Université de Montréal, Jocelyn Faubert, de l'école d'optométrie, et Franco Lepore, du département de psychologie, y ont aussi participé. À cela s'ajoute enfin la collaboration d'une chercheuse allemande, la docteure Petra Stoerig, qui avait contribué à l'élaboration des hypothèses sur les aires visuelles épargnées.

Comment résoudre cette énigme de la couleur ? Même si la perception consciente des couleurs ne se fait normalement qu'au niveau du cortex, plusieurs noyaux sous-corticaux répondent à des stimuli colorés, mais ils agissent surtout comme relais. Certains ont suggéré qu'ils pourraient devenir de nouveaux centres de traitement pour la couleur.

Le transfert à l'hémisphère " parlant "

Il y a cependant une question à laquelle toutes ces hypothèses n'arrivent pas à répondre et c'est : " How do they name color ? !... ". La question sort en anglais, comme si Maurice Ptito l'avait posée des centaines de fois à ses collègues. C'est que le point est vraiment crucial. Selon nos connaissances actuelles de l'anatomie du cerveau, les patients hémisphérectomisés devraient être incapables de verbaliser quoi que ce soit à propos de la couleur. Pourquoi cela ? Si les patients hémisphérectomisés parlent normalement, c'est que les régions du cortex responsables du langage se situent forcément dans leur hémisphère restant. On ne connait qu'une route capable d'informer ce centre de la parole d'une couleur perçue du côté aveugle. Or cette route passe par des faisceaux nerveux sectionnés lors de l'hémisphérectomie, notamment ceux qui reliaient le cortex visuel épileptique à l'autre hémisphère en passant par le corps calleux (voir l'illustration ci-dessous ). Comment peut se faire le transfert de l'information du côté intact du cerveau si on a détruit une partie de la route ?

Les personnes dont le cortex visuel droit a été enlevé (comme sur l'illustration) ne peuvent théoriquement pas nommer des couleurs perçues du côté gauche de leur champ visuel. Pourtant en pratique elles y parviennent ! On croit que de nouvelles voies nerveuses (en pointillé) se forment entre le côté hémisphérectomisé et le côté sain du cerveau. Le cortex visuel intact interpréterait alors l'information perçue et la transmettrait à la région du cerveau qui est responsable du langage.

" Notre intuition, c'est que de nouvelles voies vont se former pour amener l'information des relais sous-corticaux du côté aveugle jusqu'au cortex visuel intact de l'autre côté ", explique Maurice Ptito. Le traitement de la couleur se ferait alors du côté sain et l'information voyagerait ensuite par les routes qui relient le cortex visuel sain à l'aire du langage. Cette formation de nouvelles voies en laisse plusieurs sceptiques tant elle supposerait une grande plasticité du cerveau.

Une des plus simple partirait du noyau qui relie la rétine au cortex visuel (le corps genouillé latéral) du côté aveugle et rejoindrait directement le cortex visuel opposé. Le chercheur se laisse emporter : " On aurait alors la formation d'une voie qui n'existe pas chez l'individu normal ! ". Une autre pourrait se former entre les deux colliculus supérieurs, situés très près l'un de l'autre (voir l'illustration).

Comment trouver ces voies croisées ?

Comment démystifier tout cela ? Difficile d'aller tripoter le cerveau humain ! On étudie donc les cerveaux d'animaux. Maurice Ptito a choisi d'utiliser des chats hémisphérectomisés, mais aussi un proche cousin du macaque, le singe vert ou vervet.

Pour traquer ces éventuelles voies croisées, le docteur Ptito a choisi une approche " rétinofuge " : il part de la rétine et tente de remonter jusqu'au cortex visuel opposé en injectant des colorants à l'intérieur des cellules. Ces colorants diffusent partout à l'intérieur du neurone, révélant ainsi où il envoie ses longs prolongements. Les premiers résultats chez le chat, obtenus en collaboration avec Eric Michel, étudiant au doctorat et Denis Boire, stagiaire post-doctoral, montrent que des neurones de la rétine envoient plusieurs terminaisons nerveuses dans le corps genouillé latéral, du côté hémisphérectomisé. Détail surprenant puisqu'on a longtemps pensé qu'après l'hémisphérectomie, ce dernier relais dégénérait complètement.

Mais ces neurones survivants assurent-ils le relais vers le cortex sain ? C'est évidemment une question à laquelle Maurice Ptito brûle d'envie de répondre, car ce serait la preuve de l'existence d'une nouvelle voie croisée. Sa stratégie sera exactement la même que dans la première étape : d'abord retrouver ces cellules saines du corps genouillé latéral, puis leur injecter le colorant. Ensuite, disséquer le cortex sain et tenter d'y découvrir des terminaisons marquées. C'est ainsi que, tel un Colombo qui remonte irrémédiablement vers le coupable, Maurice Ptito accumule les indices d'une possible voie croisée.

" Les patients hémisphérectomisés se montrent très intéressés par les expériences, remarque Alain Ptito. Ils sont conscients que leur participation aidera éventuellement d'autres personnes dans le même cas qu'eux ". On pense, par exemple, à une réhabilitation possible du champ aveugle. " Mais comme ces gens se sentent aveugles de ce côté, ils le négligent et ne tiennent absolument pas compte de l'information qui s'y trouve, explique le docteur Ptito. Mais si on leur faisait un genre de "physiothérapie visuelle", on pourrait peut-être changer cette attitude. "

Mais ce phénomène change aussi l'image que nous avons de notre conscience. Le simple fait de regarder ce qui nous entoure fait appel à plusieurs processus distincts. Des fonctions que l'on avait toujours cru irrémédiablement liées se retrouvent soudainement séparées. " Voir " et " savoir qu'on voit " ne vont plus nécessairement de pair.

La théorie des deux systèmes visuels

La théorie des deux systèmes visuels s'accorde très bien avec les résultats des expériences en vision aveugle. Même si on y a apporté quelques nuances, elle constitue toujours un cadre de recherche valable.

Lorsqu'elle frappe la rétine, l'information lumineuse est transformée en information électrique. Les prolongements des neurones de la rétine se réunissent pour former le nerf optique, qui achemine cette information électrique vers un relais situé au centre du cerveau, le corps genouillé latéral. Les neurones du corps genouillé latéral vont alors reprendre cette information et la transmettre au centre d'analyse des stimuli visuels, soit le cortex primaire, appelé aussi cortex strié à cause de son apparence au microscope. Plus de 90 % des fibres du nerf optique empruntent cette voie géniculo-striée.

Dans les 10 % restants, la branche qui va à un autre noyau, le colliculus supérieur, est de loin la plus importante avec ses 100 000 fibres, autant que dans le nerf auditif. Ce noyau est un véritable terminal qui traite l'information en provenance de la rétine. La vision de la grenouille repose d'ailleurs entièrement sur cette structure, ce qui lui suffit amplement pour attraper au vol les mouches qui s'aventurent trop près de sa langue.

Ces observations ont conduit à l'élaboration de ce qu'on a appelé " la théorie des deux systèmes visuels " : la voie colliculaire serait responsable de la détection et de la localisation d'un événement visuel tandis que la voie géniculo-striée permettrait son identification. Le colliculus supérieur agirait donc un peu comme une sentinelle qui déplace son projecteur vers la cible en demandant : " Qui va là ? ". Et pour répondre à cette question, notre sentinelle n'aurait pas d'autre choix que de faire appel au cortex strié.

La tomographie par émission de positrons

Il n'est pas facile d'observer le cerveau humain en action sans opérer. La tomographie par émission de positrons ou PET scan est une technique d'imagerie médicale qui permet d'observer en temps réel des processus physiologiques du cerveau humain. Les chercheurs en neurosciences rêvent d'avoir accès à un des rares tomographes ­ il y en aurait à peine une dizaine dans le monde ! Les chercheurs de l'Institut neurologique de Montréal ont la chance de posséder un de ces coûteux engins et ils espèrent bien en tirer parti.

Son fonctionnement repose sur l'émission de positrons (une particule de masse égale à celle de l'électron mais de charge positive) à partir de certains isotopes radioactifs préalablement injectés au patient. Les positrons vont rapidement s'annihiler avec des électrons, émettant ainsi une radiation électromagnétique qui est recueillie par des capteurs entourant la tête du sujet. À partir de cette information, un puissant ordinateur reconstruit une image en couleurs selon la distribution du traceur radioactif dans le tissu cérébral.

Une des stratégies les plus utilisées consiste à attacher un de ces traceurs à une molécule analogue au glucose, principale source d'énergie du cerveau. Plus les neurones sont actifs, plus ils consomment de glucose. Une région plus active utilisera donc plus de glucose radioactif et émettra par conséquent plus de positrons. En superposant ces images fonctionnelles avec des clichés anatomiques pris en résonance magnétique (ou RMN, une autre technique d'imagerie médicale), on obtient une localisation précise des parties " en action " du cerveau.


Plus le cortex visuel est stimulé, plus il consomme de glucose, et plus le PET scan est rouge. Lorsque la personne a les yeux fermés, son cortex visuel est à peu près inactif (à gauche). Au centre, on lui projette une lumière blanche. À droite, on lui montre une scène complexe.

Précisions

C'est bien le docteur Jocelyn Faubert qui apparaît sur la photo au début de l'article. Une partie des travaux rapportés dans cet article ont été effectués dans le laboratoire du docteur Faubert.

Québec Science, volume 32, numéro 1 (septembre 1993), page 19. __________