Mémoire visuelle

La mémoire visuelle décrit la relation entre le traitement perceptif et l' encodage , le stockage et la récupération des représentations neuronales qui en résultent. La mémoire visuelle se produit sur une large plage de temps allant des mouvements oculaires aux années afin de naviguer visuellement vers un endroit précédemment visité. La mémoire visuelle est une forme de mémoire qui préserve certaines caractéristiques de nos sens relatives à l'expérience visuelle. Nous sommes capables de placer dans la mémoire des informations visuelles qui ressemblent à des objets, des lieux, des animaux ou des personnes dans une image mentale. L'expérience de la mémoire visuelle est également appelée l'œil de l'esprit grâce auquel nous pouvons récupérer de notre mémoire une image mentale d'objets, de lieux, d'animaux ou de personnes d'origine. La mémoire visuelle est l'un des nombreux systèmes cognitifs, qui sont tous des parties interconnectées qui se combinent pour former la mémoire humaine. Les types de palinopsie , la persistance ou la récurrence d'une image visuelle après que le stimulus a été supprimé, sont un dysfonctionnement de la mémoire visuelle.

Chez l'homme, les zones spécialisées dans la reconnaissance visuelle des objets dans le courant ventral ont une localisation plus basse dans le cortex temporal , alors que les zones spécialisées dans la localisation visuospatiale des objets dans le courant dorsal ont une localisation plus haute dans le cortex pariétal . Cependant, ces deux hypothèses de courant, bien qu'utiles, sont une simplification du système visuel car les deux courants maintiennent une intercommunication tout au long de leur trajet rostral.

Le cortex pariétal postérieur est une partie du lobe pariétal qui manipule les images mentales et intègre les parties sensorielles et motrices du cerveau.

La majorité des expériences réalisées mettent en évidence un rôle du cortex pariétal postérieur humain dans la mémoire de travail visuelle et l'attention. Il est donc nécessaire d'établir une séparation claire entre la mémoire visuelle et l'attention et les processus liés à la planification des comportements moteurs orientés vers un but.

Nous ne pouvons garder en mémoire qu'une infime fraction de la scène visuelle. Ces représentations mentales sont stockées dans la mémoire visuelle à court terme. L'activité dans le cortex pariétal postérieur est étroitement liée à la quantité limitée d'informations sur la scène qui peuvent être stockées dans la mémoire visuelle à court terme. Ces résultats suggèrent que le cortex pariétal postérieur est un locus neuronal clé de notre représentation mentale appauvrie du monde visuel.

Le cortex postérieur pourrait agir comme une réserve à capacité limitée pour la représentation de la scène visuelle, le cortex frontal/préfrontal pourrait être nécessaire à la consolidation et/ou au maintien de cette réserve, en particulier pendant les intervalles de rétention prolongés.

Il existe un cortex visuel dans chaque hémisphère du cerveau, dont une grande partie est située dans le lobe occipital . Le cortex visuel de l'hémisphère gauche reçoit des signaux principalement du champ visuel droit et le cortex visuel droit principalement du champ visuel gauche, bien que chaque cortex reçoive également une quantité considérable d'informations du champ visuel ipsilatéral. Le cortex visuel reçoit également des informations des régions sous-corticales, telles que le corps géniculé latéral , situé dans le thalamus. Cependant, de nombreuses preuves indiquent que l'identité et la localisation de l'objet sont traitées préférentiellement dans les flux visuels corticaux ventraux (occipito-temporaux) et dorsaux (occipito-pariétaux), respectivement. La comparaison du rCBF pendant l'exécution des deux tâches a de nouveau révélé des différences entre les voies ventrales et dorsales.

La voie dorsale est principalement impliquée dans la localisation visuospatiale des objets dans le monde extérieur et est également connue familièrement sous le nom de voie « où ». La voie dorsale est également impliquée dans le guidage des mouvements (par exemple, atteindre un objet dans l'espace) et est donc impliquée dans l'analyse du mouvement des objets en plus de leur localisation spatiale.

Le cortex pariétal postérieur est essentiel à la perception et à l'interprétation des relations spatiales, à l'image précise du corps et à l'apprentissage de tâches impliquant la coordination du corps dans l'espace.

La voie ventrale est principalement impliquée dans la reconnaissance des objets et est connue familièrement sous le nom de voie « quoi ». Elle est connectée au lobe temporal médian (qui est impliqué dans le stockage des souvenirs à long terme), au système limbique (qui régule les émotions) et à la voie dorsale (qui est impliquée dans la localisation et les mouvements visuo-spatiaux des objets). Par conséquent, la voie ventrale ne traite pas seulement de la reconnaissance des objets dans le monde extérieur, mais aussi du jugement émotionnel et de l'analyse de ces objets.

La voie du flux ventral commence par des informations purement visuelles dans le cortex visuel primaire (lobe occipital), puis ces informations sont transférées au lobe temporal.

Situés à l'arrière du cerveau, les lobes occipitaux reçoivent et traitent les informations visuelles. Les lobes occipitaux traitent également les couleurs et les formes. Alors que le lobe occipital droit interprète les images de l'espace visuel gauche, le lobe occipital gauche interprète les images de l'espace visuel droit. Les lésions des lobes occipitaux peuvent endommager de manière permanente la perception visuelle

Les lésions du lobe occipital se caractérisent par une perte de la capacité visuelle et l'incapacité à identifier les couleurs, deux processus importants de la mémoire visuelle.

La mémoire visuelle à court terme est la capacité à conserver une petite quantité d'informations visuelles dans un état actif et facilement disponible pendant une courte période de temps (généralement pas plus de 30 secondes). Bien que la mémoire visuelle à court terme soit essentielle à l'exécution d'un large éventail de fonctions perceptives et cognitives et qu'elle soit soutenue par un vaste réseau de régions cérébrales, sa capacité de stockage est sévèrement limitée.

Le stockage de la mémoire visuelle à court terme est médiatisé par des mécanismes cérébraux postérieurs distinctifs, de sorte que la capacité est déterminée à la fois par un nombre fixe d'objets et par la complexité de l'objet.

Le rappel des schémas de la mémoire visuelle à long terme est associé à des augmentations du débit sanguin cérébral (rCBF) dans différentes zones du cortex préfrontal et du cortex cingulaire antérieur . La récupération des souvenirs visuels à long terme est associée à l'activation des cortex temporaux antérieur et postérieur. Les régions corticales temporales postérieures sont davantage associées à la récupération d'aspects spécifiques à la catégorie de la mémoire visuelle, tandis que les régions antérieures du cortex temporal sont davantage associées à la mémoire visuelle indépendante de la catégorie.

Le test de rétention visuelle de Benton est une évaluation de la perception visuelle et des capacités de mémoire visuelle . Plus de 50 ans d'utilisation clinique prouvée sont la base du test de rétention visuelle de Benton. Ce test a prouvé sa sensibilité aux troubles de la lecture , aux troubles de l'apprentissage non verbaux , aux traumatismes crâniens , aux troubles du déficit de l'attention , à la maladie d'Alzheimer et à d'autres formes de démence . Pendant le test, les participants reçoivent 10 cartes pendant 10 secondes avec des motifs uniques sur chacune. Une fois le temps écoulé, les participants sont invités à reproduire immédiatement les motifs de chaque carte en utilisant leur mémoire visuelle. Dans la deuxième étape, les participants sont invités à copier chacun des 10 motifs de carte pendant que les cartes sont en vue. Les résultats des participants à chaque tâche sont ensuite évalués et classés en six catégories : omissions, distorsions , préservations, rotations , mauvais placements et erreurs de dimensionnement. Plus les scores du participant s'écartent des moyennes fournies dans le manuel du test de rétention visuelle de Benton, plus la capacité du participant à mémoriser sa mémoire visuelle est mauvaise. Le test de rétention visuelle de Benton s'est avéré être un test généralisable pouvant être administré avec précision à des participants âgés de 8 à 18 ans, et sans effet de genre. Certaines études ont suggéré une interaction significative entre le sexe et l'éducation, indiquant qu'un déclin des performances de la mémoire visuelle lié à l'âge peut être plus important chez les personnes ayant un niveau d'éducation inférieur .

Les études de neuroimagerie se concentrent sur les réseaux neuronaux impliqués dans la mémoire visuelle à l'aide de méthodes conçues pour activer les zones cérébrales impliquées dans l'encodage , le stockage et le rappel . Ces études impliquent l'utilisation d'un ou de plusieurs types de techniques d'imagerie cérébrale conçues pour mesurer le timing ou l'activation dans le cerveau. Les données recueillies à partir des études de neuroimagerie permettent aux chercheurs de visualiser les régions cérébrales qui sont activées dans des tâches de mémoire visuelle cognitive spécifiques. Grâce à l'utilisation d'appareils d'imagerie cérébrale, les chercheurs sont en mesure d'étudier plus en détail les performances de la mémoire au-delà des tests standard basés sur des temps de réponse et d'activation exacts.

Le niveau d'activation cérébrale au repos du sujet est d'abord déterminé afin de former un contrôle ou une « ligne de base » à partir de laquelle mesurer. Les sujets ont les yeux bandés et on leur demande de rester immobiles tout en éliminant simultanément toute imagerie visuelle présente dans leur esprit . Ces instructions sont destinées à minimiser l'activation des régions cérébrales impliquées dans la mémoire visuelle pour former un véritable état cérébral au repos. Une fois l'analyse terminée, un contrôle a été formé qui peut être comparé aux régions activées du cerveau lors de l'exécution de tâches de mémoire visuelle.

Lors de l'encodage, les participants sont généralement exposés à 1 à 10 modèles visuels tout en étant connectés à un appareil d'imagerie cérébrale. Pendant que le sujet encode les modèles visuels, les chercheurs peuvent visualiser directement l'activation des zones impliquées dans l'encodage de la mémoire visuelle. Lors du rappel, les sujets doivent à nouveau faire retirer tous les stimuli visuels au moyen d'une pièce sombre ou d'un bandeau sur les yeux pour éviter toute activation interférente d'autres zones visuelles du cerveau. On demande aux sujets de se rappeler clairement chaque image dans leur esprit. Tout en se rappelant les images, les chercheurs peuvent visualiser les zones activées par la tâche de mémoire visuelle. La comparaison de l'état de contrôle « de base » aux zones activées pendant la tâche de mémoire visuelle permet aux chercheurs de visualiser quelles zones sont utilisées pendant la mémoire visuelle.

Le carnet de croquis visuo-spatial fait partie du modèle de mémoire de travail de Baddeley et Hitch . Il est responsable du stockage temporaire des informations visuelles et spatiales, qui sont actuellement utilisées ou codées . Il est considéré comme une carte cognitive tridimensionnelle , qui contient des caractéristiques spatiales sur l'endroit où se trouve la personne et des images visuelles de la zone ou d'un objet sur lequel on se concentre . Il est utilisé dans des tâches telles que la manipulation d'images mentales où une personne imagine à quoi ressemblerait un objet réel s'il était modifié d'une manière ou d'une autre (tourné, retourné, déplacé, changement de couleur, etc.). Il est également responsable de la représentation de la vivacité d'une image. Une image vive est une image dont vous avez un potentiel élevé pour récupérer ses détails sensoriels. Le carnet de croquis visuo-spatial est responsable de la conservation des qualités visuelles et spatiales d'une image vive dans votre mémoire de travail, et le degré de vivacité est directement affecté par les limites du carnet de croquis.

La mémoire eidétique est une capacité à se souvenir d'images, de sons ou d'objets avec une grande précision pendant quelques minutes sans utiliser de moyens mnémotechniques. Elle se produit chez un petit nombre d'enfants et n'est généralement pas observée chez les adultes.

Le concept de mémoire photographique de la culture populaire — selon lequel, par exemple, une personne peut regarder brièvement une page de texte puis la réciter parfaitement de mémoire — n’est pas la même chose que de voir des images eidétiques, et l’existence de la mémoire photographique n’a jamais été démontrée.

La mémoire iconique est la partie visuelle du système de mémoire sensorielle . La mémoire iconique est responsable de l'amorçage visuel , car elle fonctionne très rapidement et inconsciemment . La mémoire iconique se dégrade très rapidement, mais contient une image très vive des stimuli environnants.

La mémoire spatiale est la connaissance qu'a une personne de l'espace qui l'entoure et de ses déplacements dans cet espace. Elle englobe également tous les souvenirs des zones et des lieux, ainsi que de la façon de s'y rendre et d'en sortir. La mémoire spatiale est distincte de la mémoire des objets et implique différentes parties du cerveau . La mémoire spatiale implique les parties dorsales du cerveau et plus spécifiquement l' hippocampe . Cependant, les deux types de mémoire sont souvent utilisés ensemble, par exemple pour essayer de se rappeler où l'on a mis un objet perdu. Un test classique de la mémoire spatiale est la tâche de tapotement de blocs Corsi , où un instructeur tape une série de blocs dans un ordre aléatoire et le participant tente de les imiter . Le nombre de blocs qu'ils peuvent taper avant que la performance ne s'effondre en moyenne est appelé leur durée de Corsi. La mémoire spatiale est toujours utilisée chaque fois qu'une personne bouge une partie de son corps ; par conséquent, elle est généralement plus vulnérable à la dégradation que la mémoire des objets.

La mémoire d'objet implique le traitement des caractéristiques d'un objet ou d'un matériau telles que la texture , la couleur, la taille et l'orientation . Elle est traitée principalement dans les régions ventrales du cerveau . Quelques études ont montré qu'en moyenne la plupart des gens peuvent se souvenir de quatre éléments, chacun avec un ensemble de quatre qualités visuelles différentes. Il s'agit d'un système distinct de la mémoire spatiale et il n'est pas affecté par les interférences des tâches spatiales.

La mémoire visuelle n’est pas toujours précise et peut être induite en erreur par des conditions extérieures. C’est ce que montrent les études menées par Elizabeth Loftus et Gary Wells. Dans l’une de ces études, des individus ont été exposés à des informations trompeuses après avoir été témoins d’un événement ; ils ont ensuite été testés sur leur capacité à se souvenir des détails de cet événement. Leurs conclusions comprenaient : lorsqu’on leur donnait des informations erronées qui contredisaient l’événement dont ils avaient été témoins, ils étaient moins capables de se souvenir de ces détails ; et le fait que les informations erronées aient été données avant ou après l’événement dont ils avaient été témoins ne semblait pas avoir d’importance. De plus, la mémoire visuelle peut être sujette à diverses erreurs de mémoire qui affecteront la précision.

« Nous ne stockons pas et ne récupérons pas les mots en nous basant sur la mémoire visuelle. » « Notre système de classement phonologique est la base de la mémoire et de la reconnaissance des mots. » - Dr Kilpatrick (Equipé pour réussir la lecture).

La mémoire visuelle, dans un environnement scolaire , implique un travail avec des images, des symboles, des nombres, des lettres et surtout des mots. Les élèves doivent être capables de regarder un mot, de se faire une image de ce mot dans leur esprit et de pouvoir se rappeler de l'apparence du mot plus tard. Lorsque les enseignants introduisent un nouveau mot de vocabulaire, ils l'écrivent généralement au tableau , demandent aux enfants de l'épeler, le lisent et l'utilisent ensuite dans une phrase. Le mot est ensuite effacé du tableau. Les élèves ayant une bonne mémoire visuelle reconnaîtront ce même mot plus tard dans leurs livres de lecture ou dans d'autres textes et seront capables de se rappeler de l'apparence du mot pour l'épeler.

Les enfants qui n'ont pas développé leurs capacités de mémoire visuelle ne peuvent pas facilement reproduire une séquence de stimuli visuels. Ils éprouvent souvent des difficultés à se souvenir de l'apparence visuelle globale des mots ou de la séquence de lettres des mots pour la lecture et l'orthographe.

Les résultats concernant le sommeil et la mémoire visuelle sont mitigés. Des études ont rapporté des augmentations de performance après une période de sommeil par rapport à la même période d'éveil. Les implications de ceci sont qu'il existe un processus lent et hors ligne pendant le sommeil qui renforce et améliore la trace mnésique. D'autres études ont montré que le repos calme a montré les mêmes avantages d'apprentissage que le sommeil. On a constaté que la répétition se produit pendant l'éveil calme après l'entraînement ainsi que pendant le sommeil. Dans une étude récente où une tâche de recherche visuelle a été administrée, le repos calme ou le sommeil s'est avéré nécessaire pour augmenter la quantité d'associations entre les configurations et les emplacements cibles qui peuvent être apprises en une journée. La réactivation pendant le sommeil n'a été observée qu'après un entraînement intensif des rongeurs sur des tâches familières. Elle se dissipe rapidement ; elle représente également une petite proportion de l'activité totale enregistrée pendant le sommeil. On a également constaté qu'il existe des différences de genre entre les hommes et les femmes en ce qui concerne la mémoire visuelle et le sommeil. Dans une étude réalisée sur le sommeil et la mémoire des images, il a été constaté que le sommeil diurne contribuait à la rétention de la mémoire source plutôt que de la mémoire des objets chez les femmes. Les femmes n'avaient pas de souvenirs ou de familiarité influencés par le sommeil diurne, alors que les hommes subissant un sommeil diurne avaient tendance à avoir une familiarité accrue. Les raisons de ce phénomène peuvent être liées à différentes traces de mémoire résultant de différentes stratégies d'encodage, ainsi qu'à différents changements électrophysiologiques pendant le sommeil diurne.

Les lésions cérébrales sont un autre facteur qui a été identifié comme ayant un effet sur la mémoire visuelle. Les troubles de la mémoire affectent à la fois les expériences nouvelles et familières. On considère généralement que les troubles de la mémoire après une lésion cérébrale résultent de la perte ou de l'inaccessibilité d'informations. Dans ce cas, on suppose qu'ils sont dus à une interprétation incorrecte d'informations rencontrées précédemment comme étant nouvelles. Dans des expériences testant la mémoire de reconnaissance d'objets chez des rats, on a découvert que les troubles de la mémoire peuvent être l'inverse, c'est-à-dire qu'ils ont tendance à considérer les expériences nouvelles comme familières. Une solution possible à ce problème pourrait être l'utilisation d'une procédure de restriction visuelle qui réduit les interférences.

Des études ont montré qu'avec l'âge , en termes de mémoire visuelle à court terme, le temps de visualisation et la complexité de la tâche affectent les performances. Lorsqu'il y a un retard ou lorsque la tâche est complexe, la mémoire diminue. Dans une étude menée pour mesurer si la mémoire visuelle chez les personnes âgées souffrant d'un déclin visuel lié à l'âge était causée par les performances de la mémoire ou le fonctionnement visuel, les éléments suivants ont été examinés : les relations entre l'âge, l'activité visuelle et la mémoire visuelle et verbale chez 89 volontaires vivant dans la communauté âgés de 60 à 87 ans. Les résultats ont montré que l'effet de la vision n'était pas spécifique à la mémoire visuelle. Par conséquent, la vision s'est avérée corrélée à la fonction générale de la mémoire chez les personnes âgées et n'est pas spécifique à une modalité.

En vieillissant, les performances en matière de configurations spatiales se détériorent. Dans une tâche consistant à stocker et à combiner deux configurations spatiales différentes pour en former une nouvelle, les jeunes ont obtenu de meilleurs résultats que les personnes âgées. La vision a également un effet sur les performances. Les participants voyants ont obtenu de meilleurs résultats que les malvoyants, quelle que soit la modalité de test. Cela suggère que la vision a tendance à façonner les mécanismes supramodaux généraux de la mémoire.

Des études ont montré que l'alcool a un effet sur la mémoire visuelle. Dans une étude récente, la mémoire de travail visuelle et ses corrélats neutres ont été évalués chez des étudiants universitaires qui se livrent à des beuveries , c'est-à-dire à une consommation intermittente de grandes quantités d'alcool. Les résultats ont révélé qu'il pourrait y avoir une altération fonctionnelle liée à la beuverie dans les processus de reconnaissance de la mémoire de travail. Cela suggère que la fonction du cortex préfrontal peut être altérée à un âge précoce chez les buveurs excessifs.

Une autre étude menée en 2004 a examiné le niveau de réponse à l'alcool et la réponse cérébrale pendant la mémoire de travail visuelle. Cette étude a examiné la corrélation neuronale du faible niveau de réponse à l'alcool en utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pendant une tâche de mémoire visuelle difficile. Les résultats ont montré que les jeunes qui rapportent avoir eu besoin de plus d'alcool pour ressentir les effets ont montré des niveaux plus élevés de réponse cérébrale pendant la mémoire de travail visuelle, ce qui suggère que la capacité de l'individu à s'adapter au traitement cognitif diminue, ils sont moins capables d'ajuster le traitement cognitif aux exigences contextuelles.

La palinopsie hallucinatoire, qui est un dysfonctionnement de la mémoire visuelle, est causée par des lésions corticales de la voie visuelle postérieure et des crises , le plus souvent dans le lobe pariétal non dominant. L'hyperactivité focale provoque une activation persistante d'un circuit neuronal cortex visuel-hippocampe qui code un objet ou une scène qui est déjà dans la mémoire visuelle. « Tous les symptômes de la palinopsie hallucinatoire surviennent simultanément chez un patient présentant une lésion, ce qui confirme les preuves actuelles selon lesquelles les objets, les caractéristiques et les scènes sont tous des unités de mémoire visuelle, peut-être à différents niveaux de traitement. Cela fait allusion à l'intégration neuroanatomique dans la création et le stockage de la mémoire visuelle. » L'étude des altérations de l'excitabilité associées à la palinopsie chez les migraineux pourrait fournir des informations sur les mécanismes de codage de la mémoire visuelle.

Les enfants souffrant de troubles de la lecture sont un groupe courant de personnes qui ont des problèmes de mémoire visuelle . On pensait souvent que les troubles étaient causés par l’incapacité à percevoir les lettres d’un mot écrit dans le bon ordre. Cependant, des études montrent qu’il est plus probable que ces troubles soient causés par l’incapacité à encoder et à traiter l’ordre correct des lettres dans le mot. Cela signifie que l’enfant perçoit le mot comme n’importe qui d’autre, mais son cerveau ne semble pas retenir les caractéristiques visuelles du mot. Bien qu’il ait été initialement constaté que les enfants souffrant de troubles de la lecture avaient une mémoire visuelle comparable à ceux qui n’en avaient pas, on a découvert qu’une partie plus spécifique du système de mémoire visuelle était à l’origine des troubles de la lecture.

Ces parties sont les systèmes de traitement visuel soutenu et transitoire. Le système soutenu est responsable des détails fins tels que la reconnaissance des mots et des lettres et est très important pour encoder les mots dans leur ordre correct. Le système transitoire est responsable du contrôle des mouvements oculaires et du traitement de l'environnement visuel plus large qui nous entoure. Lorsque ces deux processus ne fonctionnent pas en synchronisation, cela peut entraîner des troubles de la lecture . Cela a été testé en faisant effectuer à des enfants avec et sans troubles de la lecture des tâches liées aux systèmes transitoires, où les enfants avec des troubles de la lecture ont eu de très mauvais résultats. Il a également été constaté lors d'examens post-mortem du cerveau de personnes avec des troubles de la lecture qu'elles avaient moins de neurones et de connexions dans les zones représentant les systèmes visuels transitoires. Cependant, il existe un débat pour savoir si c'est la seule raison des troubles de la lecture, le syndrome de sensibilité scotopique , les déficits de la mémoire verbale et des connaissances orthographiques sont d'autres facteurs proposés.

Les déficits de la mémoire visuelle peuvent également être causés par une maladie et/ou un traumatisme cérébral . Ils peuvent conduire le patient à perdre sa mémoire spatiale et/ou sa mémoire visuelle pour des choses spécifiques. Par exemple, une patiente « LE » a subi des lésions cérébrales et sa capacité à dessiner de mémoire a été gravement diminuée, alors que sa mémoire spatiale est restée normale. D’autres patients représentent le contraire, où la mémoire des couleurs et des formes n’est pas affectée, mais la mémoire spatiale des lieux déjà connus est fortement altérée. Ces études de cas montrent que ces deux types de mémoire visuelle sont situés dans des parties différentes du cerveau et sont quelque peu sans rapport en termes de fonctionnement dans la vie quotidienne.