1.1.4.3. Propriétés des cellules simples

Les cellules simples possèdent, comme les cellules ganglionnaires, un champ récepteur comportant des régions excitatrice et inhibitrice distinctes l’une de l’autre. Toutefois, l’organisation de ces cellules est différente : leurs champs récepteurs sont allongés, et sont divisés en deux ou trois parties inhibitrices ou excitatrices. Dans le premier cas, les champs récepteurs des cellules simples comporte une bande centrale excitatrice (ou inhibitrice) qui est entourée par deux régions inhibitrices (ou excitatrices). Le profil spatial des champs récepteurs des cellules simples est alors décrit comme une fonction Gabor ⁵ 2D optimisée (Ringach, 2002). Un exemple de champ récepteur est présenté à la Figure 7. Dans le deuxième cas, les champs récepteurs sont divisés en deux parties : une bande excitatrice et une bande inhibitrice.

Figure 7 : Profil des champs récepteurs de l’aire V1. La zone claire représente la partie excitatrice, et la zone noire la partie inhibitrice. La figure de gauche présente un champ récepteur avec un profil de fonction Gabor optimisé, et la figure de droite un profil de champ récepteur dont le profil a deux composants.

De même que pour les champs récepteurs du CGL ou des cellules ganglionnaires, plus une stimulation remplit une région donnée, et plus l’excitation ou l’inhibition est intense. De plus, il n’y a pas de réponse quand les deux régions antagonistes sont stimulées simultanément. La stimulation la plus forte correspond à une bande allongée, orientée et positionnée de telle façon à ce qu’elle recouvre entièrement la région excitatrice. La réponse diminue lorsque l’orientation de la stimulation change puisque cette stimulation recouvre alors de plus en plus la partie inhibitrice. La spécificité de ces cellules est donc d’être hautement sensible aux contours d’une forme. Une hypothèse a été formulée pour déterminer la façon dont les cellules corticales sont connectées pour engendrer des champs récepteurs comme ceux des cellules simples. Les champs récepteurs des cellules simples seraient formés à partir du recouvrement de plusieurs champs récepteurs, du CGL, alignés dans la même direction. A partir des travaux sur les cellules simples, Hubel et Wiesel (1968) ont proposé une architecture en colonne du cortex visuel. Cette architecture est composée de plusieurs petites unités corticales appelées les hypercolonnes. Ces unités seraient localisées sur la surface du cortex pour une taille de 1.5 mm (Gilbert & Wiesel, 1979). Dans chaque hypercolonne, une progression régulière et unidimensionnelle représente la sensibilité des cellules à l’orientation. Un exemple est présenté à la Figure 8. Ces modules analysent une région particulière de l’espace, et la succession de ces modules est arrangée de façon rétinotopique.

Figure 8 : Modèle schématique de l’organisation en colonne de V1. Les parties claires et foncées distinguent les colonnes à dominance oculaire (œil gauche et œil droit). A l’intérieur de chaque région de dominance oculaire, des colonnes de cellules accordées à différentes orientations sont disposées de façon orthogonale. Chaque région répond à une région particulière du champ visuel.