Que se passe-t-il dans nos yeux face à cette célèbre illusion d’optique ?

Les deux ronds sont exactement de la même couleur. Pourtant, l’un semble être teinté d’un gris plus foncé que l’autre. Vous avez certainement déjà vu cette célèbre illusion d’optique, qui s’appuie sur des différences de contraste (avec l’environnement entourant les deux disques) pour donner aux couleurs des apparences inattendues. On parle d’illusion de contraste simultané pour désigner ce phénomène. Il persiste d’ailleurs même lorsque l’on connaît déjà cette illusion.

Une célèbre illusion d'optique qui joue sur les contrastes.

Source : MIT

Par quel mécanisme cela est-il rendu possible ?

Des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology se sont intéressés au phénomène, dans une étude de la revue Vision Research présentée le 16 juin 2020. « La luminosité perçue d’une région ne correspond pas nécessairement à sa luminosité », font observer les auteurs. L’illusion d’optique le montre bien puisque « les petits disques gris semblent avoir une luminosité différente malgré une luminance identique ». On retrouve cette illusion dans l’échiquier d’Adelson : sur l’image suivante, les cases A et B de l’échiquier sont de la même couleur.

L'échiquier d'Adelson est une illusion d'optique qui repose sur le même phénomène.

Source : Wikimedia/CC/Edward H. Adelson, Pbroks13 (photo recadrée et modifiée)

« Un phénomène de bas niveau »

Pour ces chercheurs, cette illusion d’optique repose sur ce qu’ils nomment « un phénomène de bas niveau ». Dans cette hypothèse, résumée sommairement, l’expérience ne jouerait pas de rôle et ce seraient « les circuits neuronaux déjà en place dès les premiers moments de la vue [qui conduiraient] à ce phénomène ». Cela signifie que le phénomène pourrait peut-être trouver sa source au niveau de la rétine. L’estimation de la luminosité aurait lieu avant même que les informations perçues par nos yeux n’aient pu attendre le cortex visuel situé dans notre cerveau.

Les scientifiques ont mené plusieurs expériences pour comprendre ce qui se passait. L’une d’elles était fondée sur le fait que les humains voient en fusionnant les images perçues par les deux yeux. En d’autres termes, nous ne savons pas quelles sont les images originales perçues par chacun de nos yeux. À l’aide d’images spéciales et de lunettes à obturation LC (qui permettent de voir des images en 3D), les scientifiques ont mené une expérience auprès de participants qui a montré que la perception de la luminosité est estimée avant même que les informations perçues par nos yeux soient fusionnées — ce qui renforce l’hypothèse que le mécanisme soit bien « de bas niveau ».

Une estimation innée ou apprise ?

Les auteurs ont voulu vérifier si l’estimation de la luminosité était innée, autrement dit si le système visuel était capable de le faire dès les premiers instants où l’on voit. Une expérience a été menée dans le cadre du Project Prakash, mené en Inde auprès d’enfants atteints de formes de cécité évitable. L’étude portait sur 9 enfants, âgés de 8 à 17 ans, dont les cataractes ont pu être soignées chirurgicalement. Tous les enfants, auxquels l’illusion d’optique a été présentée dans les 24 à 48 heures suivant la chirurgie, y ont été sensibles.

« Ainsi, même au tout début de leur expérience postopératoire, les enfants du Project Prakash présentent déjà une sensibilité à l’illusion de contraste de luminosité simultanée », écrivent les scientifiques. Ils en déduisent que cette capacité ne semble donc pas reposer sur un apprentissage, « mais plutôt sur des mécanismes de traitement auxquels le cerveau est préparé de façon innée ».