Publication

Unraveling brain interactions in vision: the example of crowding

Résumé

Crowding, the impairment of target discrimination in clutter, is the standard situation in vision. Traditionally, crowding is explained with (feedforward) models, in which only neighboring elements interact, leading to a “bottleneck” at the earliest stages of vision. It is with this implicit prior that most functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies approach the identification of the “neural locus” of crowding, searching for the earliest visual area in which the blood-oxygenation-level-dependent (BOLD) signal is suppressed under crowded conditions. Using this classic approach, we replicated previous findings of crowding-related BOLD suppression starting in V2 and increasing up the visual hierarchy. Surprisingly, under conditions of uncrowding, in which adding flankers improves performance, the BOLD signal was further suppressed. This suggests an important role for top-down connections, which is in line with global models of crowding. To discriminate between various possible models, we used dynamic causal modeling (DCM). We show that recurrent interactions between all visual areas, including higher-level areas like V4 and the lateral occipital complex (LOC), are crucial in crowding and uncrowding. Our results explain the discrepancies in previous findings: in a recurrent visual hierarchy, the crowding effect can theoretically be detected at any stage. Beyond crowding, we demonstrate the need for models like DCM to understand the complex recurrent processing which most likely underlies human perception in general.

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Concepts associés (32)
Cortex visuel
Le occupe le lobe occipital du cerveau et est chargé de traiter les informations visuelles. Le cortex visuel couvre le lobe occipital, sur les faces latérales et internes, et empiète sur le lobe pariétal et le lobe temporal. L'étude du cortex visuel en neurosciences a permis de le découper en une multitude de sous-régions fonctionnelles (V1, V2, V3, V4, MT) qui traitent chacune ou collectivement des multiples propriétés des informations provenant des voies visuelles (formes, couleurs, mouvements).
Champ visuel
Normal_right_eye_visual_fild_by_campimeter.jpg Le champ visuel est la portion de l'espace vue par un œil regardant droit devant lui et immobile. Lorsque l’œil fixe un point, il est capable de détecter dans une zone d'espace limitée, des lumières, des couleurs et des formes. L'examen du champ visuel ou périmétrie étudie la sensibilité à la lumière à l'intérieur de cet espace. L'interprétation des anomalies du champ visuel permet de diagnostiquer les dysfonctionnements ou les pathologies de la voie visuelle allant de la rétine au cortex visuel occipital.
Système visuel humain
Le est l'ensemble des organes participant à la perception visuelle humaine, de la rétine au système sensori-moteur. Son rôle est de percevoir et d'interpréter deux images en deux dimensions en une image en trois dimensions. Il est principalement constitué de l'œil (et plus particulièrement la rétine), des nerfs optiques, du chiasma optique, du tractus optique, du corps genouillé latéral, des radiations optiques et du cortex visuel. En première approximation, l'œil peut être assimilé à un appareil photographique.
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