Neuroscientifique du mois: David Hubel

David Hubel était un éminent scientifique canadien. Il est bien connu pour ses recherches sur le cortex visuel primaire qui ont ouvert la voie à la neuroscience des systèmes.

Dr David Hubel (National Eye Institute sur Flickr, 2017)

Le Dr Hubel est né le 27 février 1926. En 1929, sa famille déménage à Montréal où il passe le reste de son enfance. Il a étudié les mathématiques et la physique à l'Université McGill, puis a fait ses études de médecine à cette même université. Il a passé ses étés à faire de la recherche en électronique à l'Institut neurologique de Montréal.

À la fin des années 1950, le Dr Hubel a déménagé à Baltimore, au Maryland, et a entamé une collaboration avec le Dr Torsten Wiesel. Les Drs Hubel et Wiesel se partageront plus tard le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1981 pour leurs recherches sur la cartographie du cortex visuel primaire.

Dr Torsten Wiesel (Festival della Scienza sur Flickr, 2006)

Dans l'une de leurs expériences, ils ont inséré une électrode dans le cortex visuel primaire de chats et ont enregistré les réponses neurales aux stimuli visuels (p. ex., lignes droites, points mobiles). Les neurones ont été classés en cellules simples ou complexes en fonction de leurs réponses aux différents stimuli. Les cellules simples sont des cellules qui répondent aux contours et aux barres d'une orientation donnée dans le champ récepteur de la cellule. Le champ récepteur d'un neurone correspond à la zone où la présence d'un stimulus provoquera une réponse. Par exemple, un neurone du cortex visuel primaire qui n'est actif que lorsqu'il y a un objet dans une certaine partie de notre champ visuel. D'autre part, les cellules complexes répondaient aux contours et aux barres d'une orientation spécifique, quel que soit l'emplacement du stimulus. Ces résultats ont démontré que les cellules simples et complexes du cortex visuel primaire travaillent ensemble pour nous aider à percevoir notre environnement.
 
Aujourd'hui, nous savons que les neurones du cortex visuel primaire répondent à des caractéristiques telles que les contours et les orientations. Ces neurones se projettent dans les zones du cerveau qui intègrent toutes ces informations pour nous aider à percevoir des stimuli complexes, comme les visages. 
 
Les Drs Hubel et Wiesel sont également considérés comme des pionniers de la neuroplasticité en raison de leurs travaux sur le développement des voies neuronales entre les yeux et le cerveau. Pour l'une de leurs expériences, ils ont couvert un œil de chatons. Au fur et à mesure que le chaton grandissait, ils ont découvert que le cerveau commence à favoriser l'œil fonctionnel, un phénomène connu sous le nom de dominance oculaire.  

Les axones de l'œil gauche et de l'œil droit innervent le corps géniculé latéral et projettent vers le cortex visuel primaire. Les entrées des deux yeux sont séparées en colonnes. Si un œil est couvert, les neurones correspondant à cet œil sont incapables de se projeter dans le cortex visuel, ce qui favorise l'autre œil. (Wikimedia Commons [1], [2])

Les travaux des Drs Hubel et Wiesel sur les chatons suggèrent que cette dominance oculaire s'établit pendant une période critique. En effet, toute manipulation effectuée en dehors de la période critique n'a pas conduit à des déficits visuels. Par exemple, lorsqu'ils couvraient l'œil d'un chat adulte, celui-ci ne montrait pas de dominance oculaire. Les travaux des Drs Hubel et Wiesel ont permis de mieux comprendre la plasticité du cerveau, c'est-à-dire la capacité du cerveau à se remodeler.
 
Depuis les recherches des Drs Hubel et Wiesel, notre compréhension de la vision s'est aujourd'hui améliorée à pas de géant. Nous sommes maintenant en mesure d'effectuer des chirurgies de la cataracte. Cependant, nous ne savons pas encore tout sur la vision. Par exemple, la robe montrée ci-dessous a suscité un vif débat lorsque les gens n'ont pas été en mesure de décider unanimement de sa couleur.

Pensez-vous que cette robe est noire et bleue ou blanche et dorée ? Il s'avère que la robe est en fait noire et bleue ! On pense que les gens perçoivent différemment les couleurs en raison des différences dans leur interprétation de l'éclairage de l'image. (rmatthendrick sur Flickr, 2015)

e débat autour de la couleur de la robe témoigne de la complexité du système visuel. Le travail des Drs Hubel et de Wiesel a été une petite, mais importante étape pour comprendre le fonctionnement de la vision et pourquoi nous percevons le monde comme nous le faisons. Leur travail continue d'inspirer les neuroscientifiques d'aujourd'hui !

Écrit par Dhruv
Édité par Stephanie 
Traduit par Véronique
Edité (français) par Jeanne

Références (en anglais)

[1] David H Hubel (2019, 7 février) David H Hubel – Biographical. Repéré à https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1981/hubel/biographical/
[2] Remembering visionary neuroscientist David Hubel (2017, 27 septembre). Repéré à https://nei.nih.gov/news/briefs/david_hubel.​