Dans les yeux de la mante

Vous êtes-vous déjà imaginé dans peau, ou plutôt la cuticule, d’une mante religieuse ?
Je vous arrête tout de suite. Je ne parle pas ici de la fâcheuse habitude qu’à la femelle de dévorer le mâle après l’accouplement. Mais de la façon dont cet insecte élégant et délicat voit le monde.

Cette question, loin d’être saugrenue, intéresse les scientifiques. Et il s’avère que la mante religieuse ne voit pas exactement le monde comme les autres insectes. Elle le voit en 3D ! Ce n’est pas aussi trivial que vous l’imaginez. La vision 3D ou stéréoscopique est un modèle important du système de perception en neuroscience. Elle est aussi devenue plus récemment une question technique indispensable à l’optimisation de la vision des machines, des robots et des drones.

Les principes de la stéréoscopique sont connus chez l’homme. Chacun de nos deux yeux envoie des informations légèrement différentes au cerveau qui reconstruit une image à partir de ces deux sources d’information. En utilisant les différences entre les données issues de chacun des deux yeux, il peut évaluer la distance entre l’objet observé et l’observateur. Nous avons ainsi une idée des volumes et notre monde n’est pas plat.

Les hommes ne sont pas les seuls animaux à posséder la capacité de voir les volumes et les distances. Elle existe chez les singes, les chats, les chevaux, les hiboux et de nombreux autres mammifères ou oiseaux. Mais chez aucun insecte avant 2016, date à laquelle la capacité de la mante religieuse de voir en 3D a été démontrée par une équipe de chercheurs de l’université de Newscastle. Elle reste à ce jour le seul insecte pourvu de cette aptitude. Sa vision stéréoscopique fonctionne-t-elle de la même façon que la nôtre ?

Question à laquelle les chercheurs ont tenté de répondre en créant des lunettes 3D qu’ils ont fixées temporairement sur la tête de la mante avec de la cire d’abeille. La mante ainsi équipée est placée devant un petit film montrant une proie planant apparemment juste devant elle. L’illusion fonctionne tellement bien que la mante tente de la capturer. Les scientifiques ont utilisé ce système pour tester sa vision en lui montrant des images construites par la juxtaposition aléatoire de points, les mêmes images qui sont utilisées pour ce genre d’expérience chez l’homme. Ainsi les deux visions ont pu être comparées.

Nous sommes particulièrement bons pour voir la 3D sur des images immobiles. Ceci est possible parce que notre cerveau compare les détails de l’image, vus par chacun des yeux. Les mantes n’attaquent pas les proies immobiles : chez elles, la vision 3D ne semble pas fonctionner avec des images statiques. Les tests ont montré qu’elle ne s’intéresse pas aux détails de l’image (et à ses variations d’un oeil à l’autre), mais focalise son attention sur les endroits où il y a du mouvement, où les points se déplacent, où l’image bouge.

Ceci a deux conséquences. La vision 3D de la mante est dépendante de l’existence de changement au cours du temps. Mais elle est aussi très fiable et solide. Même lorsque les images issues des deux yeux sont très différentes, la mante peut encore positionner les endroits où il y a du changement et construire une image 3D. Chez nous, la vision binoculaire peut être perturbée si les images obtenues par les deux yeux sont très différentes (par exemple si un des yeux présente une forte myopie).

Chez la mante, la stéréoscopie est donc fondée sur la disparité de mouvement : ce qui la rend tout à fait originale dans le monde animal. Pour les auteurs de l’étude, ce mécanisme est suffisamment simple pour pouvoir être pratiqué par un cerveau de seulement un million de neurones (nombre estimé à 100 milliards dans le cerveau humain). Malgré cette simplicité, elle fonctionne, même dans des conditions où la stéréoscopie humaine échoue.

Une inspiration possible pour équiper les robots de vision 3D en simplifiant les algorithmes et les programmations qui lui sont associés?

Pour aller plus loin…

A Novel Form of Stereo Vision in the Praying Mantis. Vivek Nityananda et al., Current Biology, Volume 28, Issue 4, 19 Février 2018.

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180208120915.htm

Insect stereopsis demonstrated using a 3D insect cinema. Vivek Nityananda et al., Scientific Reports, Volume 6, 2016.

http://www.ncl.ac.uk/press/articles/latest/2018/02/newformof3dvisiondiscoveredinprayingmantis/

http://planet-vie.ens.fr/article/1349/vision-binoculaire

https://www.museum.toulouse.fr/-/evolution-et-vision-le-vivant-a-de-la-profondeur-