Sensibilité visuelle et temps de réaction : le cas de la fréquence spatiale

par Mohamad Saleh

Thèse de doctorat en Neurosciences.Psychologie Cognitive-Psychophysique Sensorielle/Perception visuelle

Sous la direction de Claude Bonnet.

Soutenue en 2004

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Bien que notre perception visuelle nous paraisse immédiate, elle est le résultat d'activités très complexes de traitement de l'information, qui sont réalisées soit en parallèle, soit en étapes successives. Les méthodes psychophysiques telles que les méthodes de temps de réaction (TR) sont un des moyens d'étude de ces traitements. A l'origine de notre perception visuelle est l'image formée sur la rétine. Le théorème de Fourrier décompose une image en plusieurs réseaux sinusoïdaux de fréquences spatiales. Ces réseaux de fréquences spatiales sont utilisés en psychophysique pour étudier la sensibilité au contraste du système visuel. Ainsi a été établie la fonction de la sensibilité au contraste spatial (FSC). Les temps de réaction constituent une autre méthode psychophysique d'étude de la sensibilité. Ils diminuent selon une fonction hyperbolique de l'intensité de la stimulation (fonction de Piéron). Cependant la question est de savoir si cette variation de TR mesure une sensibilité spatiale ?Sinon ,que mesure ce TR ?Pour répondre à cette question nous avons réalisé deux séries d'expériences : une première expérience dans laquelle le temps de réaction au choix a été étudié en fonction des stimuli circulaires uniformes de différents diamètres et de différentes luminances, une deuxième expérience dans laquelle le temps de réaction au choix a été étudié en fonction de réseaux sinusoïdaux de différents contrastes et différentes fréquences spatiales. Ces deux expériences nous ont montré que la fréquence spatiale per se n'est pas le facteur pertinent de la variation de TR. Le contraste (et la luminance) est impliqué, le facteur pertinent étant la luminance multipliée par le diamètre dans la première expérience et le contraste multiplié par la période dans la deuxième expérience. Dans chaque expérience une fonction de Piéron a été ajustée. Dans une troisième analyse expérimentale, on voulait savoir si la variabilité inter-individuelle et intra-individuelle de TR était due à une différence de sensibilité ou à une différence de critère de réponse. Pour répondre à cette question, on s'est basé sur une procédure analytique inspirée du modèle de la théorie ondulatoire de Link, selon laquelle le temps de réaction comprend au moins deux composantes. Une composante sensorielle, représentée par des fonctions d'accumulation, et une composante décisionnelle cognitive, représentée par un niveau critique de fin d'accumulation qui sert de critère de réponse. En se basant sur ce modèle, on a trouvé que la plupart des variabilités intra- et interindividuelles n'étaient pas dues à une différence de sensibilité mais à une différence dans les mécanismes décisionnels (le critère de réponse). En conclusion, et au moins avec les résultats dans cette thèse : le facteur pertinent qui est à l'origine de la variation de TR est bien une intensité locale dont les facteurs sont le contraste et la période. L'action de cette intensité est modulée par un mécanisme de sommation des probabilités et l'étape critique de traitement déterminant la variation de ces TR serait au niveau de la rétine, plus probablement au niveau des récepteurs. Dans ce cadre là, cette intensité locale serait traitée par des mécanismes sensoriels qui précèdent les mécanismes cognitifs. Les deux mécanismes sont indépendants. Les temps de réaction comme mesure psychophysique caractérisent un niveau de traitement plus précoce que les mesures de seuils. De plus, leur méthodologie permettant de dissocier mécanismes sensoriels et mécanismes décisionnels fournit une explication des variations inter- et intra-individuelles.

  • Titre traduit

    Visual sensitivity and reaction time : the case of the spatial frequency


  • Résumé

    Although our visual perception appears immediate to us, it is the result of very complex activities of information processing, which are carried out either in parallel, or in successive stages. The psychophysical methods such as the reaction time methods (RT) are one of the study tools of these processing. The origin of our visual perception is the image formed on the retina. The Fourier's theorem breaks up an image into several sinusoidal gratings of spatial frequencies. These gratings of spatial frequencies are used into psychophysics to study the contrast sensitivity of the visual system. Thus the contrast sensitivity function was established (CSF). The reaction times constitute another psychophysical method for studying the sensitivity. They decrease according to a hyperbolic function of stimulation intensity (Piéron's function). However, the question is to know if this RT variation measures a spatial sensitivity? If not, what measures this RT?To answer this question we carried out two experiment series: a first experiment in which the choice reaction time was studied according to the uniform circular stimuli with various diameters and various brightness, a second experiment in which the choice reaction time was studied according to sinusoidal gratings of various contrasts and various spatial frequencies. These two experiments showed us that the spatial frequency per se is not the relevant factor of the RT variation. Contrast (and brightness) are implied, the relevant factor being the brightness multiplied by the diameter in the first experiment and the contrast multiplied by the period in the second experiment. In each experiment a Piéron's function was adjusted. In a third experimental analysis, we wanted to know if the inter-individual variance and intra-individual variance of RT were due to a difference in sensitivity or a difference in criterion of response. To answer this question, we used an analytical procedure inspired from the model of the wave theory of Link, according to which the reaction time includes at least two components. A sensory component, represented by accumulation functions, and a cognitive decisional component, represented by a critical level of end accumulation which is used as criterion of response. While based on this model, we found that the majority of intra- and inter-individual variability were not due to a difference in sensitivity but to a difference in the decisional mechanisms (the criterion of response). In conclusion, and at least with our results here: the relevant factor, which is at the origin of RT variation, is a local intensity whose factors are contrast and the period. The action of this intensity is modulated by a mechanism of probability summation and the critical level of processing determining the variation of these RT would be on the level of the retina, more probably at the level of the receptors. Within this framework, this local intensity would be processed by sensory mechanisms which precede the cognitive mechanisms. The two mechanisms are independent. The reaction times as a psychophysical measure characterize a level of processing earlier than the one reached by threshold measurements. Moreover, our methodology make possible to dissociate sensory mechanisms and decisional mechanisms and provides an explanation of the inter and intra-individual variation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 122-136

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2004;4538
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