« Voir les yeux dans les yeux » est une expression de l’harmonie, mais des personnes différentes voient-elles littéralement la même chose lorsqu’elles regardent le même monde extérieur ? La réponse courte est « non », dit le Dr Liron Gruber. « Même une même personne voit la même chose différemment à chaque fois qu’elle la regarde », ajoute le professeur Ehud Ahissar.

Le Dr. Gruber et le Prof. Ahissar, du Département des Sciences du Cerveau de l’Institut Weizmann des Sciences, sont arrivés à ces conclusions après avoir mené une étude dans laquelle ils se sont penchés sur des divergences intrigantes entre la vision humaine et la vision par ordinateur, découvertes par des mathématiciens de l’Institut Weizmann. Ces chercheurs, dirigés par le professeur Shimon Ullman du Département d’Informatique et de Mathématiques Appliquées, avaient découvert qu’un algorithme informatique, aussi intelligent soit-il, était bien moins performant que l’homme pour interpréter des fragments d’image connus sous le nom de configurations minimalement reconnaissables, ou MIRC (rangée du milieu dans la figure ci-dessus) – c’est-à-dire pour deviner de quels objets (rangée du haut) ces fragments avaient été dérivés.  De plus, lorsque les chercheurs ont progressivement recadré ou brouillé les MIRC, la reconnaissance par l’ordinateur a diminué de manière linéaire, alors que chez les participants humains, elle a chuté brusquement à partir d’un certain seuil (ligne du bas).

Le Dr. Gruber a réalisé que les expériences impliquant des MIRC pouvaient fournir une multitude de données sur le fonctionnement du système visuel humain. Dans une étude antérieure, avec le Prof. Ahissar, son directeur de thèse, ils avaient déjà montré que, contrairement à l’opinion largement admise, l’œil humain ne fonctionne pas comme un appareil photo qui prend des clichés passifs. Dans la nouvelle étude, le Dr Gruber et le Prof. Ahissar ont fait équipe avec l’informaticien Shimon Ullman pour mettre la vision humaine à l’épreuve.

L’identification des MIRC prend généralement un temps relativement long – plus de 2 secondes, soit plus de six fois plus que les quelque 300 millisecondes nécessaires pour reconnaître des objets entiers. Les chercheurs ont enregistré les mouvements oculaires de personnes tentant de reconnaître des MIRC et, à l’aide d’un modèle informatique, ont simulé l’activité des neurones de la rétine. Non seulement ces schémas d’activité variaient en fonction des mouvements oculaires, mais ils différaient également selon que les personnes parvenaient ou non à reconnaître l’objet de l’image. En moyenne, la reconnaissance a nécessité quatre séries de balayage par les yeux de différents points de l’image ; à chaque point, les yeux ont dérivé localement dans toutes les directions pendant plusieurs centaines de millisecondes.

Les résultats indiquent que les interactions entre les mouvements oculaires et l’objet sont essentielles à la reconnaissance. En effet, lorsque les chercheurs ont annulé les interactions entre les objets et les mouvements oculaires – par exemple, en déplaçant les images en même temps que les yeux – les participants à l’étude n’ont pas reconnu les objets.

« La rétine ne crée pas de copies du monde extérieur – contrairement à un appareil photo, qui reproduit les motifs externes sur pellicule ou numériquement. La vision humaine est plutôt un processus actif qui implique des interactions entre les objets externes et les mouvements des yeux », explique le Prof.  Ahissar. « Les yeux de différentes personnes suivent des chemins différents lorsqu’ils regardent la même chose, et même les yeux d’une même personne ne copient jamais la même trajectoire, donc d’une certaine manière, chaque fois que nous regardons quelque chose, c’est une expérience unique. »