Etude de l'influence des processus prédictifs sur la perception visuelle subjective

Investigation of the influence of predictive processes on subjective visual perception

• Auteur / Autrice : Pauline Rossel
• Direction : Carole Peyrin, Louise Kauffmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives, psychologie et neurocognition
• Date : Soutenance le 08/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de psychologie et neurocognition (Grenoble ; Chambery ; 1996?-....)
• Jury : Président / Présidente : Christopher Moulin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Goffaux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jérôme Sackur, Thérèse Collins

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prédictions

Perception visuelle

Mots clés libres

Codage prédictif

Perception visuelle

Objets

Predictive coding

Visual perception

Objects

Résumé

Les modèles actuels de la perception visuelle considèrent la perception comme un processus proactif. Dans ce contexte, percevoir consisterait à faire correspondre en permanence les caractéristiques d’un stimulus visuel à des attentes ou prédictions sur celui-ci, élaborées sur la base des expériences antérieures et des régularités apprises dans l’environnement. Cependant, les mécanismes par lesquels ces attentes (ou prédictions) influencent le traitement de l’information et façonnent in fine l’expérience subjective des stimuli visuels restent débattus. Alors que certains travaux suggèrent que la perception serait biaisée en faveur de ce qui peut être prédit et attendu dans l’environnement visuel – conduisant le plus souvent à un percept fiable de celui-ci – d’autres travaux suggèrent au contraire que la perception serait dominée par ce qui est inattendu – et donc plus informatif. L’objectif de ce travail de thèse a été de déterminer dans quelle mesure et de quelle manière la perception subjective de stimuli visuels complexes tels que les scènes et les objets est susceptible d’être modifiée en fonction de leur caractère attendu ou inattendu, ainsi que de différentes contraintes visuelles.Nous avons pour cela mené 6 expériences psychophysiques. Les trois premières expériences nous ont permis de démontrer que les prédictions influencent qualitativement la perception. Plus précisément, nous avons montré que des scènes et objets flous sont subjectivement perçus comme plus nets lorsqu’ils peuvent être prédits sur la base d’informations contextuelles disponibles dans le pattern visuel que lorsque ces informations contextuelles sont absentes, alors même que ces stimuli sont physiquement les mêmes dans les deux conditions. Les résultats de la quatrième expérience ont par ailleurs mis en évidence que ces effets perceptifs des prédictions variaient en fonction de la qualité des signaux visuels : ces effets sont d’autant plus fort que les stimuli visuels sont bruités (i.e., flous). Dans la cinquième expérience, nous avions plus spécifiquement l’objectif d’étudier de quelle manière ces effets perceptifs sont influencés par la validité des prédictions (prédictions correctes ou erronées). Nous avons tout d’abord observé que lorsque le signal visuel est bruité (par exemple, très flou), des objets attendus (présentés dans un contexte congruent conduisant à des prédictions correctes) sont perçus comme plus nets que ces mêmes objets inattendus (présentés dans un contexte incongruent conduisant à des prédictions sont erronées). La validité des prédictions viendrait considérablement aider la perception de stimuli bruités. Par contre, lorsque le signal visuel était peu bruité (par exemple, des objets relativement nets), les objets inattendus étaient cette fois perçus comme plus nets que les objets attendus. Dans l’Expérience 6, nous avons voulu tester si ces effets dépendaient également de contraintes temporelles mais nos résultats n’ont pas mis en évidence de modulation de l’effet des prédictions selon le temps de présentation des stimuli.Dans l’ensemble, les résultats de ces travaux permettent de préciser les mécanismes par lesquels les prédictions influencent qualitativement la perception en soulignant le rôle de la validité des prédictions (stimulus attendu vs. inattendu), ainsi que le rôle de la fiabilité du signal visuel (par exemple, le niveau de flou). Nous les avons interprété dans le cadre de modèles théoriques récents selon lesquels les mécanismes prédictifs permettent d’optimiser le traitement de l’information visuelle de façon à construire des percepts à la fois fiables et informatifs.

Current models of visual perception consider perception as a proactive process. Under this view, perceiving consists of continuously matching the characteristics of a visual stimulus to expectations or predictions we have about it, built upon previous perceptual experiences and learned regularities in the environment. However, the mechanisms by which these expectations (or predictions) influence information processing and ultimately shape the subjective experience of visual stimuli remain debated. While some work suggests that perception is biased towards what can be predicted and expected in the visual environment - most often leading to a veridical percept - other work suggests that perception is dominated by what is unexpected - and therefore more informative. The aim of this thesis was to determine to what extent and in what way the subjective perception of complex visual stimuli such as scenes and objects can be modified as a function of their expected or unexpected status and of different visual constraints.To this end, we conducted six psychophysical experiments. In the first three experiments, we demonstrated that predictions qualitatively influence perception. Specifically, we showed that blurred scenes and objects are subjectively perceived as sharper when they can be predicted on the basis of contextual information available in the visual pattern than when this contextual information is absent, even though these stimuli are physically the same in both conditions. The results of the fourth experiment also showed that these perceptual effects of the predictions varied according to the quality of the visual signals: the noisier (i.e., blurred) the visual stimuli were, the stronger these effects were. In the fifth experiment, we specifically studied how these perceptual effects are influenced by the validity of the predictions (correct or incorrect predictions). We first observed that when the visual signal is noisy (e.g., very blurred), expected objects (presented in a congruent context leading to correct predictions) are perceived as sharper than the same unexpected objects (presented in an incongruent context leading to incorrect predictions). The validity of the predictions would therefore significantly improve the perception of noisy stimuli. In contrast, when the visual signal was clear and unambiguous (e.g., relatively sharp objects), unexpected objects were perceived as sharper than expected objects. In Experiment 6, we tested whether these effects also depend on temporal constraints, but our results did not reveal any modulation of the effects by the presentation time of the stimuli.Overall, the results of this work clarify the mechanisms by which predictions qualitatively influence perception by highlighting the role of the validity of predictions (expected vs. unexpected stimuli), as well as the role of the reliability of the visual signal (e.g., the blur level). We interpret them in the context of recent theoretical models according to which predictive mechanisms allow optimizing visual information processing in order to construct percepts that are both veridical and informative.