Comment nos cerveaux prédisent-ils où iront les objets rapides

Comment nos cerveaux prédisent-ils où iront les objets rapides
Crédit photo: flickr

De nouvelles recherches peuvent expliquer pourquoi certains sports ressemblant à des personnes anticipent et réagissent aux objets en mouvement rapide beaucoup plus rapidement que d’autres.

Lorsque Serena Williams retourne un service de tennis rapide comme l'éclair, la plupart d'entre nous s'émerveillent de son habileté et de sa rapidité. Compte tenu de ce que le cerveau humain a réussi à faire pour que cela se produise, ces exploits ne sont rien moins que miraculeux.

Lorsque nous regardons un objet en mouvement, comme une mouche, nous le ressentons dans le présent. Mais les retards dans la façon dont le cerveau traite l’image de l’œil signifie que notre conscience des événements visuels est en retard par rapport à leur occurrence.

"Lorsque des objets tels que les mouches se déplacent de manière imprévisible et que nous extrapolons encore leur emplacement, nous finissons par les voir dans des endroits où ils ne sont jamais allés."

Ainsi, pour permettre de voler une mouche ou d'attraper une balle en mouvement, le cerveau a développé un moyen de surmonter ce retard. Cela signifie que nous ne sommes pas conscients de ce délai et que nous pouvons interagir avec des objets qui se déplacent rapidement, de manière extrêmement efficace.

Les chercheurs ont étudié ce phénomène et ont constaté que le retard avec lequel les personnes effectuent des mouvements oculaires vers une cible permet de prédire où elles perçoivent la cible, et certaines personnes le font mieux que d'autres.

Hinze Hogendoorn, chercheur principal à la School of Psychological Science de l’Université de Melbourne, affirme que le cerveau élabore ensuite la cible suivante.

"Le truc sympa à ce sujet est que le cerveau" sait "apparemment combien de temps le mouvement des yeux va prendre, utilise cela pour calculer dans quelle direction envoyer le mouvement de l'œil, et utilise également ce même signal pour indiquer où l'objet est en premier lieu ", explique Hogendoorn.


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"Donc, c'est un renversement de la notion intuitive que nous effectuons des mouvements oculaires vers l'endroit où nous voyons la cible. Au lieu de cela, le mouvement des yeux qui nous allons faire détermine où nous voyons la cible à laquelle nous effectuons le mouvement des yeux », dit-il.

"Lorsque des objets tels que les mouches se déplacent de manière imprévisible et que nous extrapolons encore leur emplacement, nous finissons par les voir dans des endroits où ils ne sont jamais allés."

'Prédire le présent'

Le papier, qui apparaît dans le Journal of Neuroscience, examine les retards de transmission dans le système nerveux qui posent des problèmes pour identifier les objets en mouvement en raison de la dépendance du cerveau à des informations obsolètes pour déterminer leur position.

"Agir efficacement dans le présent exige que le cerveau compense non seulement le temps perdu dans la transmission et le traitement des informations sensorielles, mais aussi le temps attendu qui sera consacré à la préparation et à l'exécution des programmes moteurs", écrivent les auteurs. "Ne pas tenir compte de ces retards entraînera une mauvaise localisation et une définition erronée des objets en mouvement."

Les participants à l'étude devaient indiquer la position perçue d'une cible en forme d'anneau en mouvement avec une souris d'ordinateur. Les segments noir et blanc ont continué à se déplacer mais ont progressivement changé pour devenir gris foncé uniforme.

"En tant que système complet allant de la perception à l'action, vous devez savoir combien de temps le délai sera écoulé."

Les chercheurs ont demandé aux observateurs de commencer à déplacer la souris dès que la cible était complètement grise.

Les chercheurs ont découvert que le système visuel utilise les caractéristiques spatiales et temporelles d'un mouvement rapide des yeux rapides pour localiser des objets visuels pour l'action et la perception.

"Ce résultat contre-intuitif est important car il montre non seulement que les mécanismes d’extrapolation de mouvement réduisent l’impact comportemental des retards de transmission neuronaux dans le cerveau humain, mais aussi que ces mécanismes sont étroitement liés dans les systèmes perceptifs et oculomoteurs. le système nerveux central qui interagit pour contrôler divers mouvements oculaires », explique Hogendoorn.

"Une explication est que le cerveau surmonte ses propres retards par la prédiction. En utilisant ce qu’il sait de la façon dont les objets se déplacent dans le monde, le cerveau peut aller de l’avant pour compenser les retards connus, en prédisant essentiellement le présent », explique-t-il.

Experts en extrapolation

En mouvement visuel, la position future d'un objet en mouvement peut être extrapolée en fonction des échantillons précédents. L’équipe a récemment démontré que ces mécanismes neuronaux réduisent effectivement le retard avec lequel le cerveau représente la position d’un objet en mouvement.

"Une balle qui se déplace rapidement, et que vous ne manqueriez pas si le cerveau ne compense pas les délais de traitement, peut être interceptée parce que son emplacement futur peut être extrapolé avec suffisamment d'informations sur sa trajectoire passée", a déclaré Hogendoorn.

"Attraper avec précision la balle en mouvement nécessite que le cerveau compense non seulement les retards inhérents au traitement des informations visuelles entrantes, mais aussi les retards supplémentaires occasionnés par la planification et l'exécution du mouvement des mains et des bras", explique-t-il. .

"Le fonctionnement efficace dans le présent nécessite un mécanisme prédictif qui calcule avec précision le temps perdu dans la transmission et le traitement de ces informations sensorielles", explique Hogendoorn. "En plus du temps prévu qui sera perdu lors de la préparation du prochain programme de moteur, la transmission des commandes de moteur associées et le déplacement effectif des effecteurs correspondants, cela peut prendre environ une demi-seconde."

"A cette époque, une balle de cricket ou de tennis rapide se sera déplacée de plus de dix mètres. Qu'une personne puisse la frapper ou l'attraper, c'est vraiment incroyable. "

"De la perception à l'action"

Hogendoorn dit que les résultats s'alignent et étendent les recherches antérieures, en montrant que les mécanismes d'extrapolation de mouvement sont liés à des mouvements oculaires rapides et lisses.

En ce qui concerne les sportifs de haut niveau, il dit qu'ils pourraient avoir la capacité inhérente de traiter toutes ces informations plus rapidement et plus précisément que d'autres, ou de les développer par la pratique. Ou peut-être les deux.

"Le fait que les gens soient capables de faire cela signifie qu'ils sont très efficaces pour extrapoler et prédire où les choses seront et quand", dit Hogendoorn.

"En tant que système complet allant de la perception à l'action, vous devez savoir combien de temps le délai sera écoulé."

Donc, même si vous n'êtes peut-être pas un athlète de classe mondiale, vous pouvez toujours vous émerveiller de la puissance de calcul de votre propre cerveau, la prochaine fois que vous essayez d'attraper une balle.

La source: Université de Melbourne

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