Comment créer et utiliser la rivalité binoculaire

Chacun de nos yeux perçoit normalement une image légèrement différente, et le cerveau combine ces deux images en une représentation unique et cohérente. Toutefois, lorsque les yeux sont exposés à des images suffisamment différentes l'une de l'autre, un phénomène d'alternance perceptuelle se produit : une image domine la conscience tandis que l'autre est supprimée. La dominance alterne généralement entre les deux images toutes les quelques secondes.

Ce phénomène perceptuel est connu sous le nom de rivalité binoculaire. Pour créer un stimulus de rivalité binoculaire, chaque œil reçoit une image différente au même emplacement perçu. Cette vidéo décrit plusieurs méthodes simples et peu coûteuses pour créer et utiliser la rivalité binoculaire.

Bonjour, je suis David Carmel. Je suis postdoctorant au Département de psychologie de l'Université de New York. Bonjour, je suis Mike Arca et je suis étudiant diplômé au Département de psychologie de l'Université de Princeton.

Dans cette vidéo, nous décrirons quelques méthodes simples et peu coûteuses pour créer et utiliser la rivalité binoculaire. La rivalité binoculaire est considérée comme utile pour l'étude de la sélection perceptive et de la conscience chez les modèles humains et animaux, car des entrées invariables dans chaque œil entraînent des alternances de la conscience visuelle. Il existe plusieurs façons de provoquer la rivalité binoculaire, mais les nouveaux venus dans le domaine ignorent souvent quelle méthode conviendrait le mieux à leurs besoins spécifiques.

Notre objectif ici est de décrire les avantages et les inconvénients des méthodes les plus courantes. Commençons donc. La rivalité binoculaire peut être induite en présentant à chaque œil une image différente et incompatible au niveau de localisations rétiniennes correspondantes, au lieu d'une image unique combinée. Ce que perçoivent normalement les observateurs est un motif d'alternances perceptuelles, dans lequel l'image de chaque œil domine la perception consciente pendant une certaine période, tandis que l'autre image est supprimée.

Les périodes de domination et de suppression s'inversent périodiquement, avec de brèves durées de perception mixte. La rivalité binoculaire peut être utilisée pour examiner plusieurs questions importantes, telles que : à quel stade de la hiérarchie du traitement visuel les événements neuronaux sont-ils corrélés à l'expérience consciente ? Comment le cerveau résout-il la compétition entre stimuli et choisit-il celui qui accède à la conscience ?

Quels aspects d'une image supprimée de la conscience peuvent néanmoins être traités, et de quelle manière ce traitement peut-il influencer le comportement ? Il existe plusieurs méthodes simples pour créer une présentation de rivalité binoculaire. Dans cette vidéo, les méthodes les plus populaires sont décrites, incluant pour chaque méthode ses avantages et ses limites.

Avant d'aborder les méthodes, nous devons traiter la question du maintien de virginités stables durant les expériences de rivalité binoculaire. Avant d'entrer dans les méthodes spécifiques permettant de créer une rivalité, il est important de mentionner le problème des virginités stables, qui constitue une considération essentielle dans toutes les méthodes qui seront décrites. Normalement, nos yeux tournent ou effectuent des mouvements de virginité de manière à ce qu'une image fixée identique tombe sur chaque fovéa.

Cependant, la réussite des verges dépend du fait que chaque œil voie les mêmes choses. Si chaque œil reçoit une image complètement différente, les verges seront perturbées, car le cerveau ne disposera pas d'informations suffisantes pour déterminer l'angle correct de la verge. Cela peut perturber la rivalité binoculaire, car les deux images peuvent ne pas se projeter sur des régions rétiniennes correspondantes.

Par conséquent, en plus des différentes images, l'affichage doit contenir des éléments identiques pour les deux yeux. Cela permet aux yeux de maintenir un regard stable malgré la différence entre les éléments concurrents des images. Généralement, les éléments identiques stabilisateurs neutres comprennent un point de fixation au centre des images concurrentes et un cadre autour des images.

Le cadre peut être uniforme ou texturé et peut avoir n'importe quelle forme, pourvu qu'il soit identique dans les deux yeux. Les mouvements oculaires horizontaux non corrélés sont plus fréquents que les mouvements verticaux. Par conséquent, une barre texturée de chaque côté de chaque image peut être utilisée à la place d'un cadre complet.

Enfin, dans certaines études, un cadre peut être indésirable. Par exemple, si l'expérience exige que les stimuli apparaissent sur un fond uniforme, dans de tels cas, il est possible d'utiliser des lignes NUNUs ou une image située plus à l'extérieur du stimulus, comme des anneaux de cible de fléchettes. Examinons maintenant comment induire une rivalté binoculaire.

Ici, nous examinerons trois options peu coûteuses et simples, notamment les lunettes rouge-bleu, le stéréoscope à miroir et les lunettes à prismes utilisant des lunettes chromatiques, soit rouge-bleu, soit rouge-vert. Cette méthode est populaire et privilégiée par de nombreux chercheurs car elle est la plus facile et la moins chère à mettre en œuvre : tout ce dont on a besoin est une paire de lunettes en cellophane disponible dans de nombreux magasins de jouets. Ici, nous utiliserons des lunettes rouge-bleu en préparant une image affichée uniquement par le canon bleu de l'écran et une autre image affichée au même emplacement à l'écran uniquement par le canon rouge. Chaque lentille ne laissera passer qu'une seule des deux images, de sorte que les deux images différentes atteindront des emplacements rétiniens correspondants dans les deux yeux et commenceront à entrer en rivalité.

Les deux images doivent contenir des informations identiques, comme un cadre ou un point de fixation, afin d'assurer des virages stables. Ces éléments identiques doivent être d'une couleur que les deux lentilles laissent passer, par exemple noir ou blanc. Notez que cette technique n'a aucun rapport avec la vision des couleurs.

Les couleurs servent simplement à séparer les deux images, chacune étant destinée à un œil. Cela devrait fonctionner même pour les observateurs présentant une vision anormale des couleurs. Les avantages de l'utilisation de lunettes rouge-bleu incluent le faible coût du matériel et la grande facilité de préparation des stimuli.

Les lunettes rouge-bleu peuvent facilement être utilisées avec toutes les méthodes d'imagerie cérébrale, y compris l'IRM. Enfin, les lunettes rouge-bleu ne nécessitent ni stabilisation de la tête ni réglage individuel du dispositif de vision pour chaque observateur. Les inconvénients incluent le fait que chaque image ne peut contenir que des nuances d'une seule couleur, excluant ainsi tout stimulus chromatique.

Les lentilles ne sont pas parfaites, donc il y aura toujours un certain effet de recouvrement et chaque œil verra une partie de l'image destinée à l'autre œil. Cela pose un problème pour affirmer que l'image supprimée était totalement invisible. L'effet de recouvrement peut être réduit en utilisant plus d'un filtre.

Par exemple, porter deux paires de lunettes, l'une par-dessus l'autre, et en particulier des lunettes rouge-bleu, ne fonctionne pas bien avec la plupart des eye-trackers actuels. Passons maintenant à la méthode du stéréoscope à miroirs. Les miroirs peuvent facilement être disposés pour fournir une image différente à chacun des yeux de l'observateur.

Tout d'abord, préparez deux images différentes possédant certains éléments identiques et affichez-les côte à côte sur un écran. Un stéréoscope à miroir est facile à construire ; il suffit de quatre miroirs et de supports pour les fixer en place. Placez deux miroirs de sorte que chacun soit proche d'un œil et à un angle de 45 degrés par rapport à l'axe de vision de cet œil, et utilisez un appui-menton pour stabiliser la position de la tête de l'observateur.

Placer un autre miroir de chaque côté des deux premiers miroirs, orienté vers les stimuli selon un angle de 45 degrés, de sorte que chaque image se projette à un emplacement correspondant dans chaque œil. Les images dissemblables doivent maintenant entrer en concurrence l'une avec l'autre. Dans la plupart des cas, il est pratique d'utiliser l'un des plusieurs stéréoscopes disponibles commercialement.

Les yeux de chaque observateur sont légèrement différents ; ainsi, lorsqu'on place un observateur devant l'écran, il peut être nécessaire d'ajuster les angles du miroir pour obtenir des images stables. Lorsqu'on utilise un stéréoscope à miroir, il est important de s'assurer que chaque œil ne voit que l'image qui lui est destinée, et que cette image n'est perçue qu'à l'endroit où elle fait concurrence à l'autre image. Dans de nombreux cas, chaque œil aura également une ligne de vision menant à l'image destinée à l'autre œil.

Pour bloquer cette ligne de vision indésirable, placez un séparateur. Par exemple, une feuille de carton s'étendant depuis la ligne médiane des stéréoscopes, entre les yeux de l'observateur, vers le centre de l'affichage, de manière à intercepter la ligne de vision vers le stimulus destiné à l'autre œil. Un problème supplémentaire pouvant survenir est que chaque œil pourrait voir l'image qui lui est destinée deux fois : une fois par le biais du miroir, et une seconde fois directement.

Cela entraînera l'apparition d'une image supplémentaire de chaque stimulus à côté de l'endroit où se produit la rivalité. Pour éviter cela, ajustez la relation entre la position des images et la distance de l'observateur par rapport à l'écran. Afin d'effectuer ces réglages avant le début de l'expérience, préparez une image montrant uniquement les parties de l'affichage identiques sur les deux images et servant à configurer le stéréoscope pour chaque observateur avant d'afficher le stimulus de rivalité.

Les avantages de l'utilisation des stéréoscopes à miroir sont que des images séparées permettent l'utilisation de stimuli chromatiques. Les images sont totalement distinctes et ne peuvent pas se superposer. La préparation des stimuli est facile et simple.

Deux images présentées côte à côte peuvent s'opposer. Enfin, les stéréoscopes peuvent être utilisés en combinaison avec le suivi oculaire. Les inconvénients incluent le fait que les stéréoscopes ne permettent la présentation que de stimuli relativement petits, car seule la moitié du champ visuel peut être utilisée pour présenter chaque image.

Les stéréoscopes ne peuvent pas facilement être utilisés dans un appareil d'IRM, car tous les éléments du stéréoscope devraient alors être non magnétiques, et la configuration devrait également intégrer l'inclinaison supplémentaire du miroir à travers lequel les stimuli sont normalement observés dans le scanner. Enfin, les stéréoscopes nécessitent une stabilisation de la tête et un réglage individuel pour chaque observateur. Voyons maintenant comment utiliser des lunettes à prismes.

La méthode des lunettes prismatiques est une variante du principe du stéréoscope utilisant des lunettes dont les lentilles sont des prismes au lieu de miroirs. Comme avec un stéréoscope à miroirs, les images stéréoscopiques sont présentées côte à côte sur un écran. Les lentilles prismatiques peuvent être achetées auprès de n'importe quel fournisseur optique commercial, accompagnées de montures en plastique.

Chacun des prismes dévie la lumière, ce qui fait que des objets situés sur le côté semblent être droit devant. Deux prismes de ce type, orientés dans des directions opposées, agissent de la même manière qu'un miroir. Le stéréoscope créerait-il l'illusion que deux images, qui sont en réalité côte à côte, se superposent dans l'espace ?

Notez que lors de l'utilisation de lunettes à prismes, vous devez tout de même utiliser un séparateur, car chaque œil peut voir l'image destinée à l'autre œil. Toutefois, la distance et la taille de l'affichage n'ont pas besoin d'être ajustées, car chaque image n'a qu'une seule ligne de vision vers chaque œil. Les avantages et inconvénients des lunettes à prismes sont similaires à ceux des stéréoscopes à miroirs, avec une grande différence.

Il est facile d'utiliser des lunettes prismatiques dans un appareil d'IRM, car elles peuvent être fabriquées en plastique et sont plus compactes qu'un stéréoscope à miroir. Voyons maintenant comment assurer une suppression complète des images afin d'aborder des questions de recherche relatives au traitement de l'image supprimée. Lors d'expériences de rivalité binoculaire, une forme intense de rivalité, appelée suppression par éclairs continus ou CFS (continuous flash suppression) en abrégé, est la plus adaptée pour créer un stimulus CFS.

Présentez une image à contraste relativement faible à un œil. Ce sera l'image supprimée. Présentez une image à contraste élevé et à changement rapide à l'autre œil.

Ce masque CFS sera le masque dominant pour être maximalement efficace. Le masque CFS doit changer à une fréquence comprise entre 10 et 20 hertz. La CFS peut être induite à l’aide de toutes les méthodes de rivalité décrites précédemment dans cette vidéo, lorsqu’un stéréoscope à miroir ou des lunettes à prismes sont utilisés.

Le masque de CFS composé de nombreux petits éléments colorés est très efficace. Toutefois, un masque de CFS composé d'éléments en niveaux de gris peut également être efficace lorsqu'on utilise des lunettes rouge-bleu. Le masque de CFS peut être constitué de nombreux éléments ayant tous la même couleur.

Si vous regardez cette vidéo avec des lunettes rouge-bleu, vous observerez probablement une importante diffusion due à la compression vidéo qu'elle a subie afin de maximiser les chances de suppression complète. Ajustez le niveau de contraste de l'image supprimée avant le début de l'expérience. Les alternances entre l'image dominante et l'image supprimée sont généralement progressives et peuvent être assez lentes, ce qui signifie qu'une grande partie du temps d'observation est occupée par des phases mixtes.

La forme spécifique des phases mixtes varie selon les observateurs et les différents stimuli. Deux formes courantes de phases mixtes sont illustrées ici. Premièrement, dans la rivalité fragmentée, une phase mixte peut consister en une image supprimée devenant progressivement dominante par l'augmentation du nombre de zones dominantes à travers le stimulus.

Deuxièmement, une phase mixte peut également survenir par une onde de dominance qui traverse l'image. Pour induire une telle onde, introduisez un accroissement de contraste dans une partie spécifique de l'image supprimée. Les alternances de rivalté binoculaire surviennent à des intervalles de durée aléatoires et indépendants.

Cela signifie que la durée du dernier intervalle de dominance ne permet pas de prédire la durée du suivant. Si les durées de dominance sont divisées en classes de largeur égale, un histogramme indiquant le nombre de durées dominantes pour chaque longueur a tendance à être bien ajusté par une distribution asymétrique appelée fonction gamma.

Les effets des manipulations expérimentales sur les durées et la rivalité ont tendance à se manifester par la forme de la fonction gamma offrant le meilleur ajustement dans chaque condition. De nombreuses durées de dominance différentes se produiront, mais la probabilité de leur occurrence peut être modifiée par des facteurs de manipulation tels que les deux images. Les caractéristiques de bas niveau influencent les durées relatives de leurs périodes de dominance et de suppression.

Par exemple, si les deux images diffèrent par le contraste, l'image présentant le contraste le plus élevé aura des durées de dominance plus longues, conduisant à une distribution gamma correspondante ayant une médiane plus élevée. De plus, différents observateurs peuvent produire des distributions gamma différentes pour un même ensemble de stimuli. Il est possible d'utiliser les paramètres de la fonction gamma comme variables dépendantes dans une expérience, mais la relation entre ces paramètres et la forme de la distribution n'est pas immédiatement évidente.

Par conséquent, une mesure de tendance centrale plus accessible peut s'avérer utile. Toutefois, comme la distribution gamma peut être fortement asymétrique, la durée médiane est souvent plus représentative des résultats que la moyenne. Utiliser la médiane d'une distribution non gaussienne implique également que, sauf en présence d'un grand nombre de points de données, les tests statistiques pertinents doivent être non paramétriques.

Dans cette vidéo, nous avons décrit la nature de la rivalité binoculaire, plusieurs méthodes permettant de la provoquer, ainsi que les considérations à prendre en compte lorsqu'elle est utilisée. Nous espérons que notre introduction vous sera utile pour exploiter ce phénomène fascinant.