La vitesse de la perception visuelle humaine

La vision est le premier sens sur lequel les gens s'appuient pour comprendre leur environnement et guider leurs activités quotidiennes. En raison de son importance dans la vie humaine, la vision est la modalité sensorielle la plus étudiée (Hutmacher, 2019). Pour ceux qui s'embarquent dans un voyage d'eye tracking, il est instrumental de saisir le concept de perception visuelle et les limites de la capacité humaine à percevoir le monde visuel. Dans cet article, nous expliquons la perception visuelle, nous approfondissons la vitesse de la perception visuelle, comment elle est mesurée, et nous fournissons une liste de facteurs qui peuvent influencer les processus perceptifs.

Qu'est-ce que la vitesse de perception visuelle et comment est-elle mesurée ?

La perception visuelle est le processus de réception et de cognition d'un stimulus visuel (Lieberman, 1984) ou, plus simplement, la capacité à donner un sens à ce que nous voyons. La vitesse de traitement visuel définit le temps nécessaire pour reconnaître, analyser et juger correctement le stimulus visuel (Owsley, 2013). Par exemple, le temps nécessaire à un joueur de tennis pour percevoir la direction de la balle et décider de la manière de retourner un service serait considéré comme la vitesse de la perception visuelle.

Expérimentalement, des mesures comportementales telles que les temps de réaction sont utilisées pour évaluer la vitesse de traitement visuel. Dans une tâche de catégorisation "go/no-go", les participants ont un choix binaire : soit ils répondent "go" à un stimulus spécifique, soit ils s'abstiennent de répondre (no-go) à un autre type de stimulus. Le temps de réaction minimum d'une réponse manuelle dans une telle tâche est d'environ 300 ms (Rousselet et al., 2003). Cependant, la mesure tient compte à la fois du traitement visuel et de l'exécution de la commande motrice.

Les mouvements oculaires sont également utilisés pour évaluer la vitesse de traitement visuel. Dans une tâche similaire de catégorisation go/no-go, la réponse saccadée vers le bon stimulus est initiée après seulement 120 ms (Kirchner et Thorpe, 2006). Il est intéressant de noter que si l'un des stimuli contient des visages humains, la réponse saccadée est plus rapide que pour un objet inanimé, par exemple, et ne prend que 100 ms (Crouzet et al., 2010). Le délai estimé entre la préparation et l'exécution de la saccade est d'environ 20 à 25 ms (Schiller et Kendall, 2004), ce qui signifie que le système visuel n'a besoin que d'environ 80 à 100 ms pour traiter le stimulus visuel et générer une réponse fiable.

Une autre façon d'estimer la vitesse de la perception visuelle consiste à mesurer la réponse après avoir vu les stimuli. De cette manière, il n'est pas nécessaire de prendre en compte le temps nécessaire à l'exécution d'une réponse motrice ou saccadée et il est possible d'évaluer le temps minimum nécessaire pour parvenir à une compréhension visuelle significative. Dans l'une de ces expériences, les participants ont correctement identifié les images vues pendant seulement 13 ms, ce qui suggère une perception visuelle beaucoup plus rapide qu'on ne le pensait auparavant. Au cours de l'expérience, les sujets ont été confrontés à des images dont la durée d'affichage était comprise entre 13 et 80 ms. Le nom de la cible (par exemple, fleurs) a été présenté aux participants avant ou après la séquence d'images et deux images à choix forcé leur ont été proposées pour identifier celle présentée dans la séquence. Après avoir vu l'image pendant seulement 13 ms, les sujets pouvaient identifier la bonne image au-dessus du niveau de chance, atteignant la performance maximale à 44 ms (Bacon-Macé et al., 2007 ; Potter et al., 2014).

La vitesse de la perception visuelle humaine peut être mesurée par différentes méthodes et la vitesse de réponse est, dans une certaine mesure, liée à la méthode d'évaluation. Les différents types de stimuli visuels peuvent également nécessiter un temps de traitement plus ou moins long. Notamment, l'une des vitesses les plus rapides enregistrées pour le traitement d'un stimulus visuel significatif est de 13 millisecondes, comme l'ont montré Potter et al. en 2014. Plus bas, nous avons énuméré d'autres facteurs qui influencent la vitesse de perception visuelle et peuvent vous aider à mieux comprendre ce système cognitif complexe.

Facteurs influençant la vitesse de perception visuelle

- Compromis entre vitesse et précision

Le cerveau échange la précision de la perception visuelle contre la vitesse (Lenninger et al., 2023). Le traitement visuel initial est rapide mais peu précis.

- La vitesse de catégorisation visuelle rapide ne change pas avec l'apprentissage

La vitesse de traitement d'un mode de traitement visuel spécifique, connu sous le nom de catégorisation visuelle rapide, ne peut être réduite par l'apprentissage. Il faut le même temps pour catégoriser un stimulus, qu'il soit très familier ou totalement nouveau (Fabre-Thorpe et al., 2001).

- Le point idéal de l'activité cérébrale

La perception est une interaction entre les stimuli visuels entrants et l'état actuel du cerveau. L'état du cerveau et l'excitabilité neuronale peuvent influencer la vitesse et la précision de la perception visuelle (Iemi et Busch, 2018 ; Ruzzoli et al., 2019).

- L'attente accélère la vitesse de perception

L'indication de l'emplacement du stimulus attendu ou la fourniture d'un contexte sur le stimulus à venir peut réduire le temps de traitement visuel et améliorer la précision (Bar, 2004).

- Question de luminance

Pour les stimuli bien éclairés et à fort contraste, la perception visuelle est plus rapide et aboutit à une meilleure qualité de l'information visuelle que pour les stimuli mal éclairés et à faible contraste (Hunter et al., 2017).

Publications citées

Bacon-Macé, N., Kirchner, H., Fabre-Thorpe, M. et Thorpe, S. J. (2007). Effects of task requirements on rapid natural scene processing : From common sensory encoding to distinct decisional mechanisms . Journal of Experimental Psychology : Human Perception and Performance , 33 (5), 1013-1026.

Bar, M. (2004). Visual objects in context . Nature Reviews Neuroscience , 5 (8), Article 8.

Crouzet, S. M., Kirchner, H. et Thorpe, S. J. (2010). Saccades rapides vers les visages : Face detection in just 100 ms . Journal of Vision , 10 (4), 16.

Fabre-Thorpe, M., Delorme, A., Marlot, C. et Thorpe, S. (2001). A limit to the speed of processing in ultra-rapid visual categorization of novel natural scenes . Journal of Cognitive Neuroscience , 13 (2), 171-180.

Hunter, M., Godde, B. et Olk, B. (2017). Effets de la luminance absolue et du contraste de luminance sur la discrimination visuelle dans des environnements faiblement mésopiques . Attention, Perception, & Psychophysics , 79 (1), 243-252.

Iemi, L. et Busch, N. A. (2018). Moment-to-Moment Fluctuations in Neuronal Excitability Bias Subjective Perception Rather than Strategic Decision-Making . eNeuro , 5 (3), ENEURO.0430-17.2018.

Kirchner, H. et Thorpe, S. J. (2006). Ultra-rapid object detection with saccadic eye movements : Visual processing speed revisited . Vision Research , 46 (11), 1762-1776.

Lenninger, M., Skoglund, M., Herman, P. A. et Kumar, A. (2023). Are single-peaked tuning curves tuned for speed rather than accuracy ? eLife , 12 , e84531.

Lieberman, L. M. (1984). Visual Perception versus Visual Function . Journal of Learning Disabilities , 17 (3), 182-185.

Potter, M. C., Wyble, B., Hagmann, C. E. et McCourt, E. S. (2014). Détecter le sens dans RSVP à 13 ms par image . Attention, Perception, & Psychophysics , 76 (2), 270-279.

Rousselet, G. A., Macé, M. J.-M., & Fabre-Thorpe, M. (2003). Est-ce un animal ? Est-ce un visage humain ? Fast processing in upright and inverted natural scenes . Journal of Vision , 3 (6), 440-455.

Ruzzoli, M., Torralba, M., Morís Fernández, L. et Soto-Faraco, S. (2019). La pertinence de la phase alpha dans la perception humaine . Cortex , 120 , 249-268.

Schiller, P. H. et Kendall, J. (2004). Temporal factors in target selection with saccadic eye movements . Experimental Brain Research , 154 (2), 154-159.