Toutes les informations visuelles que l’esprit humain reçoit sont traitées par une partie du cerveau appelée cortex visuel. Le cortex visuel fait partie de la couche la plus externe du cerveau, le cortex, et est situé au pôle dorsal du lobe occipital ; plus simplement, à l’arrière inférieur du cerveau. Le cortex visuel obtient ses informations via des projections qui s’étendent tout au long du cerveau à partir des globes oculaires. Les projections passent d’abord par un point d’arrêt au milieu du cerveau, une masse en forme d’amande connue sous le nom de noyau géniculé latéral, ou LGN. De là, ils sont projetés vers le cortex visuel pour y être traités.
Le cortex visuel est divisé en cinq zones, étiquetées V1, V2, V3, V4 et MT, parfois appelées V5. V1, parfois appelé cortex strié en raison de son apparence rayée lorsqu’il est teint et mis au microscope, est de loin le plus grand et le plus important. Il est parfois appelé cortex visuel primaire ou zone 17. Les autres zones visuelles sont appelées cortex extrastrié. V1 est l’une des zones du cerveau humain les plus étudiées et les mieux comprises.
V1 est une couche de cerveau d’environ 0.07 pouce (2 mm) d’épaisseur avec environ la surface d’une fiche. Parce qu’il est chiffonné, son volume n’est que de quelques centimètres cubes. Les neurones de V1 sont organisés à la fois au niveau local et global, avec des schémas d’organisation horizontaux et verticaux. Les variables pertinentes à extraire des données sensorielles brutes comprennent la couleur, la forme, la taille, le mouvement, l’orientation et d’autres qui sont plus subtiles. La nature parallélisée du calcul dans le cerveau humain signifie qu’il y a certaines cellules qui sont activées par la présence de la couleur A, d’autres activées par la couleur B, et ainsi de suite.
Le protocole d’organisation le plus évident dans V1 est celui des couches horizontales. Il y a six couches principales, étiquetées avec des chiffres romains de I à VI. I est la couche la plus externe, la plus éloignée des globes oculaires et du LGN, recevant par conséquent le moins de projections directes contenant des données visuelles. Les faisceaux nerveux les plus épais du LGN sont projetés dans les couches V et VI, qui contiennent elles-mêmes des nerfs qui se projettent dans le LGN, formant une boucle de rétroaction. La rétroaction entre l’expéditeur de données visuelles (LGN) et son processeur (V1) est utile pour clarifier la nature des données sensorielles ambiguës.
Les données sensorielles brutes proviennent des yeux sous la forme d’un ensemble d’excitations nerveuses appelée carte rétinotopique. La première série de neurones est conçue pour effectuer des analyses relativement élémentaires de données sensorielles – une collection de neurones conçus pour détecter les lignes verticales pourrait s’activer lorsqu’un seuil critique de «pixels» visuels s’avère être configuré selon un motif vertical. Les processeurs de niveau supérieur prennent leurs « décisions » sur la base de données prétraitées provenant d’autres neurones ; par exemple, une collection de neurones conçus pour détecter la vitesse d’un objet peut dépendre d’informations provenant de neurones conçus pour détecter des objets en tant qu’entités distinctes de leur arrière-plan.
Un autre schéma organisationnel est l’architecture neuronale verticale ou en colonnes. Une colonne s’étend à travers toutes les couches horizontales et se compose généralement de neurones qui possèdent des similitudes fonctionnelles (« neurones qui se déclenchent ensemble, se connectent ensemble ») et des points communs dans leurs biais. Par exemple, une colonne peut accepter des informations exclusivement du globe oculaire droit, l’autre du gauche. Les colonnes ont généralement des sous-colonnes, appelées respectivement macrocolonnes et microcolonnes. Les microcolonnes peuvent être si petites qu’elles ne contiennent qu’une centaine de neurones individuels.
Étudier les détails du traitement de l’information dans le cerveau humain est difficile en raison de la manière complexe, ad hoc et apparemment désordonnée dont le cerveau des primates a évolué, ainsi que de la nature complexe que tout cerveau est sûr d’afficher en raison de sa tâche énorme. Les lésions sélectives du cortex visuel chez les sujets animaux sont historiquement l’un des moyens les plus productifs (et controversés) d’étudier le fonctionnement neuronal, mais ces derniers temps, les scientifiques ont développé des outils pour désactiver ou activer sélectivement des zones cérébrales spécifiques sans les endommager. La résolution des appareils d’analyse cérébrale augmente de façon exponentielle et les algorithmes sont de plus en plus sophistiqués pour gérer le flot de données caractéristique des sciences cognitives. Il n’est pas invraisemblable de suggérer qu’un jour nous serons capables de comprendre le cortex visuel dans son intégralité.