L’étude de la façon dont notre cerveau interprète les images que lui envoient nos yeux à partir des neurones de la rétine et  via le nerf optique est passionnant. Et les illusions d’optique sont parfois de précieuses indications pour comprendre ce fonctionnement.

    En 1885, le psychologue allemand Hermann Ebbinghaus découvre une iIIusion aussi simple que saisissante.
    La figure ci-dessus comporte d’une part quatre cercles périphériques rouges de un centimètre de diamètre entourant un cercle central de 5 millimètres et d’autre part le même cercle entouré de quatre cercles plus petits de 3 millimètres de diamètre.
    Paradoxalement, le cerveau juge plus grand le second cercle entouré de petits cercles que le premier entouré de grands cercles, alors qu'ils sont de même diamètre.

    Cette illusion est restée inexpliquée pendant un siècle, mais Catherine Howe et Dale Purves, à l'lnstitut de technologie du Massachusetts, nous livrent la solution.
    Pour évaluer la taille d' un objet, l'oeil se réfère à la taille moyenne des objets qu'iI voit dans son environnement. 
     Notre oeil est habitué à voir des scènes naturelles comportant, au milieu de formes complexes d'arbres, de rochers et de paysages, des motifs géométriques cachés. Lorsque I'oeil accommode sur un plan, les points lumineux situés dans ce plan se projettent sur sa rétine, de même que des objets de plans voisins devant et derrière le plan visualisé. 
    Les images de petits objets sont constituées de points, assimilables à de petits cercles qui se projettent inconsciemment sur la rétine et puis sont transmises au cerveau (à l’arrière de la tête au dessus de la nuque), sous la même forme de petits cercles, qui sont reconnus par des groupes des neurones qui interprètent les formes.

    Afin de comprendre pourquoi le cercle de gauche, large de cinq millimètres et entouré de cercles de un centimètre. paraît plus petit, les chercheurs ont recensé, au milieu de photographies en trois dimensions, des scènes naturelles. 
    Parmi les éléments du décor qui se projettent sur la rétine selon un cercle central entre quatre cercles périphériques de diamètre supérieur, iis ont observé que la situation la plus fréquente est celle où le cercle central est d’un diamètre supérieur à la moitié du diamètre des grands cercles.(donc dans notre cas, supérieur à 5mm)
    Ainsi, notre oeil rencontre dans son environnement une majorité de figures qui forment, sur la rétine, un cercle central de plus de 5mm au milieu de quatre cercles de diamètre 10 mm et le cerveau attend donc. par habitude, cette configuration.
    Quand le diamètre du cercle central n’est que de 5mm, le cerveau le juge trop petit (première figure). 

    Qu'en est-iI de la seconde figure? 
    Cette fois, C. Howe et D. Purves ont dénombré les éléments du décor se projetant sur la rétine selon quatre cercles larges de 3mm et un cercle central de diamètre inférieur,ou supérieur à 5 mm. La première situation  (cercle inférieur à 5mm) est plus fréquente que la seconde. 
    Ainsi notre rétine est habituée aux configurations de I'environnement se projetant selon un cercle central inférieur à 5 mm et quatre cerdes périphériques de 3 mm. Quand, dans cette configuration, le cercle central est égal à 5 mm, le cerveau le juge trop grand (seconde figure). 
    Ainsi, le cerveau tient compte de la majorité des situations rencontrées. pour établir une norme. A partir de cette norme, iI juge la taille des objets particuliers. 

    De façon plus générale, le cerveau évalue la taille des objets dont l’image lui est transmise par comparaison avec les images des objets voisins situés dans un même plan, en se référant à des “normes” conservées en mémoire et qui correspondent aux situations habituelles.
    Mais il “voit” aussi des objets situés dans des plans un peu plus éloignés (et donc “vus plus petits”) et des objets situés dans des plans un peu plus rapprochés (et donc “vus plus grands”), auxquels il applique les mêmes normes.
    Notre cerveau peut ainsi faire inconsciemment des erreurs d’évaluation de taille des objets que voient nos yeux.


Ci dessous l’image de l’activité vue en IRM, des neurones du cerveau d’un singe, chargés d’interpréter les formes d’une image vue par ses yeux et représentant une grille circulaire. Ces neurones (comme chez l'homme) sont à l'arrière du crâne.
On voit que l'image IRM (cerclée de rouge) des neurones en activité reproduit la forme de la grille.