Vision quest

Vision de l'avenir

Grâce à une nouvelle technologie révolutionnaire, les chercheurs examinent de plus près les incapacités liées à la vision
24 février 2004

Une femme âgée s’efforce de recouvrer la coordination entre son œil et sa main à la suite d’un accident vasculaire cérébral (AVC). Un jeune garçon qui apprend à lire doit composer avec la frustration que lui cause la dyslexie. Des millions d’autres Canadiens et Canadiennes doivent quotidiennement faire face aux défis que leur imposent des maladies et des incapacités visuelles.

Comment ces gens peuvent-ils accomplir les tâches colossales qui les attendent lorsque celles-ci sollicitent non seulement leurs yeux et leur environnement, mais aussi leur cerveau et parfois même leur corps tout entier ?

Heureusement, nous assistons à une révolution technologique ! Au Centre for Vision Research (CVR) de l’Université York, un établissement soutenu par la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI), les scientifiques sont maintenant capables de surveiller et de contrôler les facteurs associés à la vision comme jamais auparavant. La recherche met d’ailleurs l’accent sur les causes des problèmes visuels, comme la dyslexie, et ceux causés par des lésions cérébrales.

À titre de directeur associé du CVR, Douglas Crawford a recours à des techniques de pointe pour étudier l’impact des lésions cérébrales attribuables aux AVC sur la coordination oculo-manuelle. Pour ce faire, il utilise un traqueur oculaire à haute sensibilité combiné à un appareil appelé Optitracker.

Les informations détaillées mises en lumière par l’Optitracker donnent des résultats fructueux. En travaillant avec des victimes d’AVC, le groupe du laboratoire de Douglas Crawford a récemment découvert comment les lésions cérébrales peuvent affecter l’habileté d’une personne à mettre en mémoire un espace visuel pour le mouvement des mains. Pour ces gens, l’information visuelle servant à l’orientation est littéralement perdue au moindre coup d’œil latéral. « Par un simple mouvement oculaire, les patients ayant une lésion cérébrale peuvent déclencher une reconfiguration de la représentation en mémoire dans la zone cérébrale endommagée », affirme Douglas Crawford.

Le CVR a recours à une technologie clé : l’environnement visuel immersif de York (Immersive Visual environment at York) — aussi connu sous le nom d’IVY. L’informaticien Michael Jenkin, Ph. D., dirige l’équipe chargée de la conception sur mesure et de la gestion de cette boîte de réalité virtuelle. Il s’agit du seul environnement grandeur nature de réalité virtuelle au Canada. L’IVY permet aux chercheurs canadiens d’étudier et de manipuler, pour la première fois, la vision de scènes naturelles — la gamme complète de ce que voit une personne en mouvement. Les participants entrent dans l’IVY grâce à un panneau amovible. Une fois à l’intérieur, ils peuvent voir chacun des six côtés de 2,5 mètres de l’IVY sur lesquels sont projetées des images. Ce que la personne voit dépend entièrement des contrôleurs, qui savent rendre l’expérience très convaincante. En fait, tout a l’air si réel que les participants baissent la tête quand ils voient un objet se diriger vers eux. « Dans l’IVY, la personne peut marcher à sa guise, se tourner et regarder derrière elle comme dans la vraie vie. C’est donc une expérience d’immersion fidèle à la réalité », affirme Laurence Harris, professeur au CVR.

Laurence Harris utilise l’IVY pour étudier le rôle de la vision dans notre manière de déterminer où se trouve le « haut ». Bien que cela puisse sembler évident, il est important dans bien des domaines et pour bien des applications de savoir comment nous nous orientons et voyons les objets dans un espace en trois dimensions. Ces connaissances peuvent, par exemple, contribuer à mieux comprendre la dyslexie ou à aider les astronautes à s’orienter en état d’apesanteur.

L’IVY a permis à Laurence Harris de mettre au point une série d’expériences dans lesquelles les repères visuels indiquant le « haut » sont déformés. Dans une des expériences, les participants doivent soulever devant eux une balle virtuelle dans une pièce virtuelle inclinée jusqu’à 90 degrés par rapport à la verticale. La recherche révèle que notre perception du haut est un compromis entre nos yeux et notre corps. « Les résultats de nombreuses expériences prouvent la même chose, explique Laurence Harris. Votre sens de l’orientation et votre perception dépendent de l’orientation donnée par la vision, la position de votre corps et la gravité. »

Retombées

En quoi consiste la vision ? En beaucoup plus que ce que l’on voit, répond Harris.

« La vision elle-même n’existe pas, affirme Harris. La seule action de voir n’a aucun sens. Ce qui se produit sur la rétine doit être combiné aux autres sens pour avoir une utilité quelconque. »

Explorer l’interaction entre l’information visuelle et nos systèmes sensoriel et musculaire intégrés motive la recherche interdisciplinaire menée au CVR. Il est également essentiel de comprendre les causes des maladies et des incapacités liées à la vision. Harris fait remarquer que, même si nous sommes davantage conscients de ce qui est dans notre ligne de mire, l’information vue du « coin de l’œil » est également essentielle à la proprioception et à notre habileté de nous orienter. « Quand vous vous déplacez, votre vision périphérique joue un rôle important, puisqu’elle sert à vous indiquer votre direction et votre vitesse et à vous orienter, explique Harris. De façon générale, nous tenons certaines choses tout à fait pour acquises. »

Du moins, jusqu’à ce qu’un malheureux événement, comme un AVC, rende totalement laborieuse toute manœuvre d’orientation physique, même la plus élémentaire : par exemple, s’étirer pour saisir une tasse de café sur la table de la cuisine. « L’impact des mouvements oculaires sur le contrôle du bras est immense, soutient Crawford, un pionnier dans l’étude de la coordination oculo-manuelle. L’examen des processus visuo-moteurs est indispensable pour comprendre ce qui se produit dans les cas de maladies neurologiques. »

Partenaires

Quand des partenaires potentiels représentant des entreprises, des hôpitaux ou des universités examinent le travail du CVR — particulièrement en ce qui a trait à l’IVY —, ils n’hésitent généralement pas très longtemps avant de se joindre à leurs démarches. « Les industries se sont montrées intéressées à utiliser l’IVY », affirme Laurence Harris.

La liste des partenaires et des participants est déjà impressionnante. On a eu recours à l’IVY pour des travaux parrainés par l’Agence spatiale canadienne et la NASA sur la gravité et la vision. Un des premiers collaborateurs à la recherche sur l’IVY est Good Vibrations Inc., une entreprise basée en Ontario qui met au point et offre des services de génie mécanique aux secteurs de l’aérospatiale et de la défense. L’entreprise fait des essais avec l’IVY comme « stimulateur vestibulaire galvanique », un accessoire qui vous donne l’impression d’être en mouvement quand vous ne l’êtes pas. Le prototype, attaché aux deux oreilles, utilise un courant électrique de faible intensité pour stimuler le système vestibulaire et produire une impression de mouvement.

Le soutien de la FCI a permis à Douglas Crawford d’appliquer directement la recherche menée au CVR à l’hôpital Sunnybrook du centre-ville de Toronto. En travaillant en collaboration avec la Dre Sandra Black de Sunnybrook, Douglas Crawford a mis au point un système traqueur oculaire pour la recherche auprès des patients ayant subi un AVC. « Très souvent, les patients sont prêts à prendre part à la recherche parce qu’ils savent mieux que quiconque combien ces problèmes peuvent être débilitants. Ils sont aussi conscients du fait qu’il faut en savoir davantage à leur sujet pour mettre au point de meilleurs traitements », explique Douglas Crawford.