A quick glance at an early phase of visual processing
Jeter un regard sur une phase précoce des traitements visuels
Résumé
The aim of this thesis is to investigate the dynamics of the cognitive processing involved in rapid object recognition in natural scenes. In order to get the fastest behavioral responses, we used a saccadic choice task in which subjects had to initiate saccades as fast as possible toward the image containing the target among two images displayed at the same time on the screen. This protocol first revealed differences in processing times between categories, with an advantage for the detection of human faces. Indeed, when human faces were used as the target, the first selective saccades appeared as early as 100 ms after the apparition of the images ! We were thus interested in the mechanisms allowing such fast detection and showed that a low-level attribute might be used to detect and locate faces in the visual field. In order to understand the nature of the early representation used, we designed two other studies which showed that the fastest saccades were not influenced by contextual information, and were based on relatively coarse information. Finally, I present a simple decision model, based on a latency difference between neuronal populations, which accounts for our experimental results. These results, taken in the perspective of what is known about the neural basis of object recognition, showed that the saccadic choice task, allowing access to an early temporal window, will be a very useful tool of interest for future studies on rapid object recognition.
L'objectif de cette thèse a été d'étudier la dynamique des traitements cognitifs permettant la reconnaissance rapide d'objets dans les scènes naturelles. Afin d'obtenir des réponses comportementales précoces, nous avons utilisé un protocole de choix saccadique, dans lequel les sujets devaient diriger leur regard le plus rapidement possible vers l'image contenant l'objet cible parmi deux images affichées à l'écran. Ce protocole a d'abord permis de mettre en évidence des différences de temps de traitement entre les catégories d'objets, avec un avantage particulier pour la détection des visages humains. En effet, lorsque ceux-ci sont utilisés comme cible, les premières saccades sélectives apparaissent dès 100 ms ! Nous nous sommes donc intéressés aux mécanismes permettant une détection aussi rapide et avons montré qu'un attribut bas-niveau pourrait être utilisé pour détecter et localiser les visages dans notre champ visuel en une fraction de seconde. Afin de mieux comprendre la nature des représentations précoces mises en jeu, nous avons mené deux nouvelles études qui nous ont permis de montrer que les saccades les plus rapides ne seraient pas influencées par les informations contextuelles, et seraient basées sur une information rudimentaire. Enfin, j'ai proposé un modèle simple de décision, basé sur des différences de temps de traitement neuronal entre catégories, qui permet de reproduire fidèlement nos résultats expérimentaux. L'ensemble de ces résultats, mis en perspective avec les connaissances actuelles sur les bases neuronales de la reconnaissance d'objet, démontre que le protocole de choix saccadique, en donnant accès à une fenêtre tempo- relle inaccessible jusqu'alors par les études comportementales, s'avère un outil de choix pour les recherches à venir sur la reconnaissance rapide d'objets.