Cohen & al. (2000). L'aire de la forme visuelle des mots (Visual Word Form Area) chez les sujets split-brain

L'information visuelle est d'abord traitée par les zones occipitales, dans l'hémisphère opposé au côté d'où vient l'information (on dit contra-latéral). Après cela, elles sont toutes envoyées vers une zone appelée Visual Word Form Area, dans le cortex temporal inférieur gauche. Oui, toujours gauche, donc ce qui vient de la gauche, étant traité par le cortex occipital droit, doit passer par le corps calleux, qui fait la jonction entre les hémisphères. Quand il y a section de ce corps calleux, le transfert est impossible, et alors, les mots présentés à gauche ne peuvent plus être traités par l'aire de la forme visuelle des mots. La forme visuelle des mots permet de reconnaitre qu'un mot est un mot, sans prendre en compte la manière dont il est écrit, la taille, la police, etc.

Dejerine (1982) a été le premier à rapporter le cas d'un patient qui n'arrivait plus à lire les mots, alors que les aires visuelles étaient intactes, donc qu'il voyait correctement. Il avait une lésion dans le lobe occipitotemporal inférieur gauche. Ce serait dû au fait que les mots sont traités dans l'hémisphère gauche uniquement, et pas dans l'hémisphère droit.

Quand on perçoit une image sur notre gauche, ou sur notre droite, elle passe en fait par une zone au centre du cerveau (chiasma optique) qui fait changer l'information de côté, ce qui fait qu'elle sera traitée par les aires occipitale (l'arrière du cerveau), mais du côté opposé à la zone où ça a été perçu. (Cf. schéma)
Le côté où est perçue l'image est appelé "champ visuel droit / gauche" (CVD/CVG). La zone du cerveau qui traite les images est le cortex occipital, et le fait qu'il soit à l'arrière est dit "postérieur". Le fait que ce soit de l'autre côté du champ visuel que c'est traité est dit "contralatéral" au champ visuel.
Pour passer d'un côté à l'autre, l'information passe par le chiasma optique, et ce chiasma optique est en fait une partie du corps calleux, qui fait la jonction entre les hémisphères cérébraux.

Après être passée par le cortex occipital, l'information d'un mot va arriver dans une zone temporale inférieure gauche, avant d'être amenée aux zones pariétales. Cette zone temporale était pensée comme un simple "relai", mais maintenant, on sait qu'elle joue un rôle particulier dans le traitement de l'information visuelle: elle reconnait les mots en tant que tels, quels que soit la manière dont ils sont écrits. C'est ce qu'on appelle l'aire de la forme visuelle des mots.

Il existe également une maladie neurolopsychologique, quand on ne reconnait plus les mots à la lecture (le cas de Dejerine), et cela s'appelle une alexie. Il y a deux cas de figure possibles: soit le patient n'arrive plus à lire quelconque mot, quelque soit le champ, soit les mots sont parfois préservés quand ils sont présentés dans un champ plutôt qu'un autre. L'idée ici est de prouver que dans le second cas, ce n'est pas à cause d'une lésion temporale, qui aurait supprimée l'aire de la forme visuelle des mots, mais à cause du fait que les mots ne puissent plus accéder à l'hémisphère gauche, seule zone présumée du traitement des mots (l'aire de la forme visuelle des mots a un équivalent du côté droit, mais qui sert à la reconnaissance des visages uniquement), ceci à cause d'une lésion du corps calleux, qui fait la jonction des hémisphères.
Ils ont donc étudié des patients avec une lésion partielle du corps calleux, et les ont testés sur une alexie en fonction du champ visuel de présentation des mots.

Méthode
Ils ont comparés 5 sujets normaux (contrôles) avec 2 patients qui présentaient une lésion du corps calleux partielle. R.A.V., femme de 30 ans qui ne peut pas lire les mots du tout, quand ils sont présentés dans le champs visuel gauche, et A.C., homme de 25 ans, qui arrive à lire les mots, mais avec beaucoup de temps.
Ils leur ont fait passer un IRMf, en présentant des listes successives de 10 mots, soit présentés à gauche, soit à droite, en contrebalançant les listes de sorte que chaque mot apparaisse une fois dans le champ visuel gauche et une fois dans le champs visuel droit. Ils ont également fait des ERP, en ajoutant des listes de pseudo-mots.

Résultats
Les sujets normaux avaient 21,3% d'erreurs en lisant les mots à voix haute, et 1% d'erreur en les détectant seulement. Les données montrent un avantage pour les mots présentés dans le champs visuel droit, traités donc par l'hémisphère gauche.

• Les données IRMf pour les sujets normaux montrent des zones activées indépendamment du champ de présentation: temporal inférieur gauche, pariétal bilatéral, préfrontal bilatéral et régions frontales mésiales. En particulier, une zone ne s'activait qu'à gauche: le gyrus fusiforme. 
• De plus, il y a un moment où les activations deviennent identiques pour les deux hémisphères, après avoir été d'abord dépendante du champs de présentation, et donc de l'hémisphère contralatéral: au bout de 200ms, les mots provoquent une diminution d'activité plus importante que les non mots dans le lobe temporal (gyrus fusiforme), c'est ce qui est l'aire de la forme visuelle des mots.

Chez les patients split-brain (c'est le nom donné aux section du corps calleux), A.C. n'avait pas différence entre les champs visuels, mais mettait significativement plus de temps pour détecté qu'un mot était un mot quand il était présenté à gauche qu'à droite (donc traité par l'hémisphère droit plutôt que gauche). Il arrivait à lire les mots présentés à gauche, mais en disant qu'il ne les lisait pas vraiment, mais voyait plutôt une image de ce qu'ils représentaient. R.A.V par contre n'arrivait pas à lire les mots à gauche du tout. Elle mettait également plus de temps pour dire qu'un mot été un mot quand il était présenté à gauche qu'à droite. Tous les mots présentés à gauche ne posaient par contre aucun problème de traitement.

• Les données IRMf montrent les mêmes zones d'activations que pour les sujets normaux, si on compare l'ensemble des stimuli de tous les hémisphères, avec l'activation du gyrus fusiforme qui néanmoins ne ressort pas significativement. Quand on sépare les champs visuels, on se rend compte que le gyrus fusiforme s'active pour les mots présentés à droite (et traités à gauche) mais pas pour ceux présentés à gauche (et traités à droite). 
• On ne retrouve également la diminution d'activité à 200ms que pour les mots présentés à droite. 

Discussion

Le modèle standard de la lecture dit que les mots sont traités principalement dans une seule zone de l'hémisphère gauche. C'est en effet le cas, et cette zone est l'aire de la forme visuelle des mots. C'est elle qui reconnait qu'un mot est un mot.
Chez les sujets normaux, on voit que les mots traités par l'hémisphère droit sont plus compliqués à repérer, ce qui est expliqué par le fait qu'ils doivent d'abord passer par le corps calleux avant d'être traités par l'hémisphère gauche. C'est donc un processus plus long en temps et en nombre d'intermédiaires.
Les premières 160ms se passent dans l'hémisphère contra-latéral à l'information visuelle. Après cela, les informations passent éventuellement par le corps calleux (pour ce qui était présenté à gauche), et tout va vers le gyrus fusiforme gauche (= aire de la forme visuelle des mots). Des lésions de cette zones provoquent une alexie, ce qui prouve bien son rôle.

Avant cette étude, la zone de la forme visuelle des mots avait d'abord été pensée dans le cortex extrastrié mésial, puis dans le cortex temporal inférieur postérieur gauche, mais ces zones ne traitent pas seulement les mots. La seconde zone est plus impliquée dans le traitement sémantique et/ou phonologique que dans la reconnaissance même d'un mot en lecture. L'aire de la forme visuelle des mots est donc le gyrus fusiforme gauche, qui est dans une région temporale ventrale gauche.

Les différences observées entre les deux patients sont principalement expliquées par l'étendue de la lésion sur le corps calleux. Les deux avaient une lésion du corps calleux postérieur, c'est donc par là que transite l'information, mais chez A.C., il semblerait qu'une partie des informations (les images inspirées par les mots?) puisse passer.

Une question reste à être posée: pourquoi et comment une zone initialement attribuée à la reconnaissance des visages peut être transformée par l'éducation de la lecture (vers 6 ans) ? On suppose que c'est cette zone qui est utilisée parce qu'elle a la sensibilité nécessaire aux détails d'orientation, etc.


Source: Cohen, L., Dehaene, S., Naccache, L., Lehéricy, S., Dehaene-Lambertz, G., Hénaff, N.A. & Michel, F. (2000). The Visual Word Form Area: Spatial and temporal characterization of an initial stage of reading in normal subjects and posterior split-brain patients. Brain, 123, 291-307