Les ill illusions usions
Pourquoi
La vision
• Une perception ambiguë
• Les couleurs interdites
• Les illusions 3D
Les autres sens
• Tromper l’odorat
• Comprendre sans entendre
• Se voir de l’extérieur
Cerveau sous influence
• Les hallucinations
• La neuromagie
• Les membres fantômes
le cerveau se trompe
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Éditorial
Françoise PÉTRY
L’art de l’illusion
«La vie a besoin d’illusions, c’est-à-dire de non-vérités tenues pour des vérités.»
Friedrich Nietzsche (1844-1900), Le livre du philosophe
L’ illusion est omniprésente. Dans l’art bien sûr.La perspective d’abord qui nous permet de voir des volumes sur une toile plane;le trompe-l’œil qui nous fait croire à la présence d’une coupole alors que le plafond de l’église est plat;les assemblages de fruits,légumes ou autres aliments du peintre milanais du XVIe siècle,Guiseppe Arcimboldo,qui deviennent des portraits. Et la musique n’est pas en reste.Jean-Sébastien Bach (16851750),notamment,se joue des notes,les entrecroisant de sorte que,parfois,on croit entendre deux instruments,alors qu’il n’y en a qu’un.Le théâtre est illusion,le roman et le cinéma sont illusions.L’art est illusion.
Tous les sens sont les jouets des illusions. La vision est trompée par des segments qui paraissent de taille inégale,alors qu’ils sont de même longueur,mais leurs extrémités différentes.Le toucher donne lieu au même type d’erreur de perception.On sent une odeur qui n’existe pas ou l’on trouve qu’une rose dégage une odeur pestilentielle.Le magicien détourne l’attention et fait croire à la présence d’un objet absent (ou inversement!).Le temps s’étire ou file,selon que l’on est d’humeur morose ou joyeuse.
Tout serait-il illusion? Non,au moins êtes-vous sûr de tenir ce magazine dans vos mains,ou de lire cette page sur votre ordinateur ou votre tablette.Mais au-delà,les illusions sont multiples,ce qui en fait un outil précieux pour les neuroscientifiques qui,en analysant comment le cerveau se fait piéger, mettent à nu les mécanismes sous-jacents de la perception sensorielle.En neurosciences,l’étude des conséquences d’une lésion cérébrale permet de mieux comprendre le rôle normal de l’aire endommagée.Les illusions ne sont pas des pathologies,mais des anomalies perceptives,que les neuroscientifiques utilisent de la même façon.Nous aimons être trompés par le peintre,le musicien ou le magicien.Et,pour notre plaisir,le cerveau est un maître incontestable de l’art de l’illusion.
Les illusions visuelles
La perception visuelle du monde dépend de la façon dont le cerveau interprète chaque scène. Les scientifiques utilisent les illusions pour comprendre son fonctionnement.
Les illusions des autres sens
L’odorat, le toucher, l’audition et le sens du mouvement peuvent aussi être trompés. Les illusions provoquent des effets impressionnants, sans que l’on en ait toujours conscience.
Des illusions dans tous les sens 4
Préface
Pascal Mamassian et François Le Corre
Les illusions visuelles
Les illusions visuelles et le cerveau 8
Les erreurs que fait parfois le système visuel donnent des indices sur le fonctionnement du cerveau.
Susana Martinez-Conde et Stephen Macknik
Les ambiguïtés de la perception visuelle 14
Le cerveau interprète le monde environnant malgré les ambiguïtés auxquelles fait face le système visuel.
Les trompe-l’œil en trois dimensions
Pascal Mamassian
20
Illusions à croquer
L’association de fruits ou de légumes fait apparaître des objets, personnages ou animaux.
28
Susana Martinez-Conde et Stephen Macknik
Les illusions des autres sens
Les illusions olfactives existent-elles ?
34
Il est difficile de définir les illusions olfactives et de comprendre comment le cerveau crée la représentation d’une odeur.
Gilles Sicard
Plusieurs œuvres d’art renferment des illusions qui renforcent l’impression de relief.
Stephen Macknik et Susana Martinez-Conde
La perception des couleurs interdites 22
Certaines expériences permettent de percevoir du vert rougeâtre et du bleu jaunâtre, des couleurs interdites.
Vincent Billock et Brian Tsou
Des illusions au bout des doigts
40
Le sens du toucher se laisse parfois tromper au même titre que la vision. Ces perceptions ont des points communs.
Des illusions sonores pour étudier l’audition
Édouard Gentaz
48
Certaines suites de Bach comportent plusieurs mélodies jouées par un seul instrument ; ce sont des illusions.
Les illusions de langage
Daniel Pressnitzer
55
Quand on entend des sons, même incompréhensibles, le cerveau en extrait un discours qui a un sens.
Claire Delle Luche
Les illusions insolites
Le temps qui accélère, les associations de couleurs et de lettres, les rêves ou les hallucinations sont-ils des illusions ?
Les scientifiques étudient tout ce qui peut nous leurrer.
n° 12 - Trimestriel novembre 2012 - janvier 2013
Les illusions Pourquoi le cerveau se trompe
Le sens d’être soi
58
Le sens vestibulaire permet de percevoir les mouvements du corps dans l’environnement. Mais il peut être trompé...
Isabelle Viaud-Delmon
Les illusions insolites
Perception du temps sous influence 64
Les souvenirs, les émotions et la culture modifient la façon dont on perçoit le monde... y compris le temps.
Comment la magie
trompe le cerveau
Sylvie Droit-Volet
70
Les magiciens exploitent toutes les failles des mécanismes cérébraux de la perception et de l’attention.
Stephen Macknik, Susana Martinez-Conde et Sandra Blakeslee
Les hallucinations sont-elles des illusions ?
76
Les hallucinations se distinguent des illusions, notamment parce que les premières ne reposent sur aucune perception.
Alexandre Lehmann et Juan C. González
Les membres fantômes
82
Les personnes amputées d’une main, mais qui la ressentent encore, présentent des réorganisations corticales.
Christian Xerri
Les synesthésies : à chacun ses illusions
88
Les associations des synesthètes – par exemple une couleur à une lettre – seraient des vestiges de l’imaginaire enfantin.
Jean-Michel Hupé
Art et neurosciences
La mort se cache dans les détails 94
Les Ambassadeurs (1533) de Hans Holbein le Jeune analysé par un neurobiologiste.
François Sellal
Test
Voyez-vous « global » ou « local » ? 96
Un test simplifié qui vous permettra de déterminer si vous voyez une image de façon globale ou détaillée.
Ce numéro comporte un encart d’abonnement Cerveau & Psycho broché en p. 32 de la totalité du tirage et une offre d’abonnement en p. 21.
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Susana MartinezConde et Stephen Macknik travaillent à l’Institut neurologique Barrow,à Phoenix, dans l’Arizona, aux États-Unis.
Les illusions visuelles et le cerveau
Les erreurs d’interprétation du système visuel révèlent aux scientifiques comment fonctionne le cerveau.
C’est un fait des neurosciences: ce dont nous faisons l’expérience n’est que le fruit de notre imagination.Nous avons des sensations qui ne reflètent pas nécessairement la réalité physique du monde extérieur.Bien sûr,beaucoup d’expériences de la vie quotidienne sont des stimulus physiques qui envoient des signaux au cerveau.Mais la machinerie neuronale qui interprète ces informations en provenance des yeux,oreilles et autres organes sensoriels est aussi responsable des rêves et des illusions. Ainsi,le réel et l’imaginaire partagent un socle commun dans le cerveau.Socrate avait raison: «Tout ce que je sais,c’est ce que je ne sais rien.» Pour comprendre comment le cerveau crée une «impression» de la réalité, les neuroscientifiques étudient notamment les illusions visuelles.Les artistes et les illusionnistes utilisent ce type d’illusions depuis longtemps,et ont ainsi compris les mécanismes de fonctionnement du système visuel.
En Bref
• Les illusions visuelles correspondent à des dissociations entre la réalité physique et la perception subjective que l’on a des objets.
• Les illusions de contraste,de mouvement,de couleur,de forme et de volume induisent le cerveau en erreur.Ces erreurs renseignent sur les mécanismes de la perception visuelle.
Ils ont développé différentes techniques –pour tromper l’œil de l’observateur–bien avant que les scientifiques étudient les propriétés des neurones.Par exemple,ils arrivent à faire croire au cerveau qu’une structure plate est en trois dimensions,ou que des coups de pinceau sur une toile représentent en fait une véritable corbeille de fruits.
Comment fonctionne le système visuel
Qu’est-ce qu’une illusion visuelle? C’est la dissociation entre la réalité physique et la perception subjective d’un objet ou d’un événement.Ainsi soumis à une illusion visuelle, nous percevons quelque chose qui n’existe pas,ou ne voyons pas quelque chose qui est présent.Grâce à cette rupture entre la perception et la réalité,les illusions visuelles permettent aux scientifiques de comprendre comment le cerveau échoue à recréer le monde physique.En conséquence,l’étude de ces échecs leur indique les différentes étapes de traitement mises en œuvre par le cerveau pour reconstruire l’expérience visuelle. De nombreux facteurs,dont le contraste, les couleurs,les ombres et les mouvements des yeux,créent des effets qui influent sur ce que nous «voyons».Dans cette série d’images,nous vous présentons différents types d’illusions visuelles et nous précisons ce qu’elles nous apprennent sur la perception visuelle.
de mouvement
Ces motifs statiques provoquent une illusion perceptive de mouvement.Cet effet étonnant est accentué quand vous regardez l’image en vision périphérique ou si vous bougez les yeux sur l’image.Dans cette illusion,créée par Akiyoshi Kitaoka,professeur de psychologie à l’Université Ritsumeikan à Tokyo,les «serpents» donnent l’impression de tourner,alors que seuls vos yeux bougent! En revanche,si vous fixez votre regard sur un des points noirs présents au centre de chaque serpent,le mouvement ralentit,puis s’arrête.C’est la preuve que les mouvements oculaires sont nécessaires pour que cette illusion fonctionne.Les scientifiques ont montré que ces mouvements illusoires activent les mêmes régions cérébrales que celles impliquées dans la perception d’un mouvement réel. Quelle est la cause de cette illusion? Nous savons que les différences de luminosité sur les bords doivent,d’une façon ou d’une autre,tromper les neurones détecteurs de mouvement des circuits visuels et les activer «artificiellement».En d’autres termes,les configurations particulières de luminance et de contraste piègent le système visuel en lui faisant percevoir du mouvement là où il n’y en a pas. Avec l’aimable autorisation d’Akiyoshi Kitaoka, Ritsumeikan University
Illusion
Les illusions des autres sens
Les illusions olfactives existent-elles ?
De nombreuses personnes auraient des illusions olfactives, mais n’en seraient pas conscientes. Toute la difficulté est de les définir et de comprendre comment le réseau cérébral olfactif crée la représentation d’une odeur.
Gilles Sicard est chercheur au Laboratoire de neurobiologie des interactions cellulaires et neuropathologie (CNRS UMR 7259), de l’Université d’Aix-Marseille.
Àl’instar des autres illusions sensorielles, l’illusion olfactive correspond à une disparité entre la réalité objective et sa perception ; les vapeurs d’un café sentent le citron par exemple. Le sujet sent ce qui ne sent pas – ou presque –ou sent mal ce qui sent. On voit immédiatement que le verbe sentir a plusieurs sens et que sentir est une action du cerveau. En effet, l’objet émetteur sent, mais c’est le cerveau du sujet récepteur qui détecte l’odeur : l’objet qui sent émet simplement un mélange de signaux chimiques, c’est-à-dire un signal odorant. Le terme odeur est aussi polysémique puisqu’il correspond soit au signal émis, soit à la perception. Mais nous allons voir que l’odeur est une construction du cerveau, qui peut parfois être trompé ! Il est encore difficile d’étudier les illusions olfactives, voire de concevoir qu’elles existent, car si nous devons tous plus ou moins en subir, nous en avons rarement conscience. Pourtant, nous avons mené une enquête auprès des lecteurs de L’Essentiel de Cerveau & Psycho et avons constaté que 64 pour cent des participants affirment avoir subi de telles illusions (voir l’encadré page 38). Supposons donc qu’elles existent et tentons de les définir.
Pour le neurophysiologiste, sentir des odeurs signifie activer un réseau nerveux spécifique composé de plusieurs « étages ». Le premier correspond à l’entrée sensorielle où des récepteurs des signaux odorants, dans la muqueuse olfactive du nez, distinguent des myriades de molécules chimiques présentes dans l’environnement. Un étage intermédiaire, le bulbe olfactif, représente un organe essentiel pour mettre en forme le message olfactif. Le dernier étage est constitué des centres cérébraux supérieurs qui créent une représentation olfactive intégrant l’information entrante et les données stockées en mémoire ; ces centres sont responsables de la perception de l’odeur.
Percevoir une odeur
La muqueuse olfactive occupe une partie de la cavité nasale et contient les neurones porteurs de récepteurs qui sont sensibles aux stimulus chimiques. Grâce à de courts prolongements, ces neurones transmettent l’information aux neurones intermédiaires du bulbe olfactif dans la boîte crânienne, au-dessus de la cavité nasale. Le stimulus olfactif correspond souvent à un mélange de molécules véhiculées par l’air (dans les cavités nasales) ou libérées par les aliments en bouche ; les
substances odorantes circulent dans la colonne d’air piégée entre la bouche et la cavité nasale, qui communiquent par l’arrière-gorge (c’est la voie rétronasale). L’« odeur » d’un stimulus olfactif dépend de la structure de chaque molécule le composant et son intensité augmente avec les concentrations de ces molécules. Les molécules odorantes se fixent sur leurs récepteurs insérés dans la membrane des neurones de la muqueuse olfactive. Il existe plusieurs centaines de récepteurs, et « l’encodage » du stimulus olfactif (c’est-à-dire sa traduction en message nerveux) dépend de son interaction avec certains récepteurs : chaque stimulus active une combinaison spécifique de récepteurs. De nombreux neurones récepteurs portent le même récepteur et sont distribués de façon aléatoire dans la muqueuse olfactive. Au contraire, dans le bulbe olfactif, grâce à un câblage organisé, mais plastique, c’est-à-dire modifiable par apprentissage, les neurones intermédiaires correspondant à un récepteur donné sont regroupés et 100 fois moins nombreux que les neurones récepteurs. Ainsi, le signal est amplifié et des liens entre divers récepteurs sont créés. Le message olfactif périphérique résulte le plus souvent de l’activation de nombreux récepteurs : le cerveau doit gérer cet ensemble pour « donner un sens »,
c’est-à-dire une perception odorante, au message olfactif. Ensuite, les neurones du bulbe olfactif transmettent l’information au cortex olfactif primaire et à diverses structures du système limbique – qui contrôle entre autres les émotions. C’est alors qu’une représentation sémantique et des émotions sont associées au message olfactif, et que cette association peut être gravée en mémoire. L’amygdale cérébrale, qui fait partie du système limbique, attribue la composante affective au signal, et l’hippocampe en assure la mémorisation et le rappel ultérieurement (voir l’encadré page 37)
Comment une illusion olfactive se manifeste-t-elle ? Il faut qu’une partie (ou l’ensemble) de ce réseau cérébral s’active en
1. Si ces roses vous semblent sentir mauvais, c’est que vous êtes victime d’une illusion olfactive. Ou peut-être êtes-vous trop sensible à l’un des composés du mélange odorant qui évoque une odeur nauséabonde ?
En bref
• Selon une enquête menée par l’auteur, 64 pour cent des participants affirment avoir vécu une illusion olfactive.
• Ils auraient donc senti une odeur qui n’existait pas ou perçu une odeur de façon erronée.
• Le même réseau cérébral s’activerait quand on sent une odeur, qu’on l’imagine ou qu’on subit une illusion.
Lev
Les illusions insolites
Sylvie Droit-Volet est professeur des universités en psychologie au Laboratoire de psychologie sociale et cognitive (CNRS, UMR 6024), Université
Blaise Pascal, à Clermont-Ferrand.
Perception du temps sous influence
Les « états d’âme », les souvenirs, les émotions, les croyances et la culture modifient la façon dont nous percevons tout ce qui nous entoure. Même notre perception du temps y est sensible.
Au début du xxe siècle, Anatole France (1844-1924) écrivait dans Crainquebille que « Les perceptions des sens et les jugements de l’esprit sont des sources d’illusion et des causes d’incertitude. » Incertitude renforcée par le fait que l’interaction des « perceptions des sens » avec les « jugements de l’esprit » crée des illusions ! Les illusions visuelles sont des « erreurs de perception » : le sens de la vision est trompé par une configuration particulière de différents stimulus visuels. Selon la théorie de la forme, la configuration d’ensemble de plusieurs éléments déforme la réalité perçue de chaque élément ; le tout ne correspond alors plus à la somme de ses parties. Mais ce que nous percevons ne se limite pas à la simple lecture des informations fournies par nos systèmes sensoriels. La perception n’est pas un processus passif : elle dépend de nos croyances, de notre culture, de nos émotions, en d’autres termes, de qui nous sommes.
On a longtemps considéré l’illusion de Müller-Lyer, dite optico-géométrique, comme un mécanisme de perception visuelle semblable d’une personne à l’autre. Dans cette illusion, une même ligne paraît plus longue quand elle est limitée par des flèches orientées
vers l’extérieur que par des flèches orientées vers l’intérieur. Cependant, dès 1963, Marshall Segall et ses collègues, de l’Université de l’Iowa aux États-Unis, ont montré que cette illusion dépend de la culture (voir l’encadré page 68) Ainsi, certains peuples (les San) du désert de Kalahari en Afrique australe ne sont pas sujets à cette illusion, alors que les Européens et les Américains le sont.
Une perception dépendant du sujet
Les illusions visuelles ne sont pas le simple reflet de mécanismes physiologiques innés, mais résultent de la plasticité du cerveau qui s’adapte aux caractéristiques de l’environnement. Dans les sociétés occidentales, on serait plus « sensible » à l’illusion de MüllerLyer, parce que l’on est souvent confronté à des formes géométriques ayant des angles (murs, plafonds, etc.). Selon les stimulus perçus depuis la naissance, le cerveau s’est donc spécialisé dans le traitement des caractéristiques de l’environnement où l’on vit, de sorte que l’on est parfaitement adapté à cet environnement. Confirmant cette hypothèse, en 2011, des chercheurs anglais ont constaté que la sensibilité à l’illusion vi-
suelle d’Ebbinghaus, où la taille d’un cercle est surestimée lorsqu’il est entouré de petits cercles et sous-estimée s’il s’agit de grands cercles (voir la figure 2), varie en fonction de la morphologie d’une région du cortex visuel primaire (à l’arrière du cerveau) : plus la surface de cette aire serait importante, plus on serait sensible à cette illusion.
Croyances, souvenirs et émotions
Pourquoi certaines personnes ou certains groupes d’individus sont-ils plus victimes d’illusions que d’autres ? Pourquoi sommesnous aussi plus sujets à des illusions à certains moments qu’à d’autres ? Nous avons déjà vu le rôle important de l’environnement où nous vivons. Nous allons aborder d’autres facteurs qui permettent d’expliquer les variations des illusions selon les individus, puis nous nous attarderons sur les illusions
En bref
• La perception des formes et des couleurs change avec la culture, les souvenirs et les émotions.
• C’est aussi le cas de notre perception du temps : les journées passent plus ou moins vite selon notre état d’esprit.
• Les illusions temporelles en disent long sur notre fonctionnement physiologique et psychologique, et révèlent qui nous sommes.
temporelles qui diffèrent justement avec le contexte et révèlent nos « états mentaux ». Ce que nous voyons dépend de qui nous sommes. La signification sociale accordée aux choses et les principes qui dirigent notre vie – gagner de l’argent, bien se nourrir, etc. –influent sur notre perception des objets et des événements, et peuvent déformer la réalité. Par exemple, en 1975, Jerome Bruner et Cecile Goodman, de l’Université Harward, ont demandé à des enfants d’évaluer avec un
1. Les émotions, par exemple la peur, déforment notre perception du temps.
Test: quel est votre style perceptuel?
Voyez-vous «global» ou «local»?
V otre sensibilité aux illusions visuelles est en partie liée à votre «style perceptuel».Ce questionnaire permet de l’évaluer et de répondre à la question:voyez-vous une image de façon globale ou en percevez-vous les détails? Ce n’est qu’un exemple illustratif.Lisez chaque série de questions et cochez une seule réponse.
1.Les figures complexes de Rey-Osterrieth:sur une page blanche,reproduisez la figure suivante, puis cachez le modèle et votre dessin.
2.Les figures encastrées:en deux minutes,retrouvez sur le dessin complexe (en haut) la forme plus simple (en bas,en bleu) qui y est cachée.
5.La tâche de Müller-Lyer:cochez une paire où les deux barres sont de la même longueur.
Nombre de figures que vous avez réussi à encastrer:
0-1
2
3-4
3.Les figures complexes de Rey-Osterrieth (suite): reproduisez de mémoire la figure que vous avez dessinée en1.Puis notez combien de segments votre dessin contient:
0-6
7-12
13-17
4.La forme cachée:en 30secondes,dénombrez combien de formes complexes (en noir) contiennent la forme simple (en bleu).
6.En 60 secondes, déterminez combien de différences vous voyez entre les deux images:
■ 0-10 ▼ 11-20 ❍ 21-34
Les résultats de ce test sur notre site Internet www.cerveauetpsycho.fr et dans votre prochain numéro a bcd
Faites le total pour chaque symbole,puis référez-vous au paragraphe correspondant:
MAJORITÉDE ❍ :vous identifiez facilement un objet ou une forme parmi un stimulus complexe.Vous voyez les détails des scènes visuelles sans effort.
MAJORITÉDE ▼ :vous avez une grande flexibilité cognitive.Vous avez réussi à vous adapter aux demandes variées de chaque exercice.
MAJORITÉDE ■ :vous avez un fort «biais local»,c’està-dire que vous êtes plus sensible à la forme globale d’une image qu’aux détails.
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Donner l’envie d’appendre no 11 (août 12) q 076911 q 076811
Vaincre son anxiété no 10 (mai 12) q 076910 q 076810
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Cerveau, amour et désir no 3 (août 10) - q 076804
le sommeil et ses troubles no 2 (mai 10) - q 076803
Drogues et cerveau no 1 (fév. 10) - q 076802
Illusions : des pièges pour le cerveau hors-série (août 09) - q 076801
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