Le biais des saccades horizontales résulte de la combinaison d’anisotropies de saillance et de biais égocentriques

Comment nos yeux balaient le monde

Chaque fois que vous regardez une pièce, lisez un panneau ou observez une voiture qui passe, vos yeux effectuent des sauts rapides appelés saccades. Ces petits mouvements rapides aident à assembler ce que vous voyez. Mais ces sauts ne sont pas répartis uniformément dans toutes les directions : les gens bougent beaucoup plus les yeux de gauche à droite que de haut en bas. Cette étude pose une question apparemment simple mais aux conséquences larges pour la science de la vision, la robotique et même la réalité virtuelle : pourquoi nos mouvements oculaires sont-ils si fortement biaisés vers l’horizontal ?

Des motifs dans les images et dans notre regard

Pour explorer cette question, les chercheurs ont analysé des enregistrements de mouvements oculaires de 48 personnes regardant librement 141 images naturelles, comprenant des rues urbaines, des paysages et des gros plans d’objets. Ils ont confirmé un schéma bien connu : lorsque les gens regardent des images, leurs saccades ont tendance à suivre les directions cardinales, et en particulier l’horizontale. Mais ce biais horizontal n’était pas le même pour chaque image. Certaines images, comme un faisceau serré de feuilles, produisaient seulement une faible préférence gauche–droite, tandis que d’autres, comme une scène large avec un horizon net et des rangées d’arbres, entraînaient des mouvements oculaires très fortement horizontaux. Cette variation laissait entendre que quelque chose dans les images elles-mêmes influençait la façon dont les yeux se déplaçaient.

Trois manières de mesurer ce qui ressort

L’équipe a ensuite cherché des caractéristiques d’image particulières susceptibles de prédire à quel point les observateurs privilégieraient les déplacements horizontaux. Ils ont testé trois candidats. Premièrement, ils ont mesuré le motif de base de clair et sombre à différentes orientations, en utilisant une technique liée à la transformée de Fourier, pour voir si l’image comportait plus de bandes horizontales ou verticales. Deuxièmement, ils ont utilisé un modèle informatique de pointe de la saillance visuelle, qui estime où les gens sont le plus susceptibles de regarder dans une scène. À partir de ces cartes de saillance, ils ont simulé des milliers de sauts oculaires pour inférer si le modèle « préférait » les mouvements horizontaux. Troisièmement, ils ont employé un réseau de neurones entraîné à deviner l’orientation d’une image par rapport à la gravité, capturant des indices structurels plus globaux comme l’alignement des bâtiments et des horizons. Pour chaque image, ils ont condensé ces trois analyses en un seul nombre décrivant dans quelle mesure chaque caractéristique était biaisée vers les orientations horizontales.

La structure saillante entraîne le biais le plus fort

Lorsque les chercheurs ont comparé ces mesures d’image aux données réelles des mouvements oculaires, un facteur s’est détaché : les biais d’orientation dans les cartes de saillance. Les images pour lesquelles le modèle de saillance prédisait que les régions les plus attractives étaient plus alignées horizontalement produisaient également des saccades humaines plus fortement horizontales. En revanche, le simple motif clair–sombre et l’indice structurel global ne prédisaient pas de manière significative le biais horizontal des mouvements oculaires. Des modèles statistiques ont montré que l’orientation liée à la saillance expliquait une part notable des différences entre images, sur deux jeux d’images très différents. Autrement dit, ce n’est pas simplement que le monde contient beaucoup de lignes horizontales et verticales ; ce qui importe vraiment, c’est la façon dont ces lignes organisent les points précis qui attirent notre regard.

Combiner préférences centrées sur le corps et sur le monde

Cependant, la saillance seule n’a pas pu expliquer entièrement comment les gens déplacent leurs yeux. Des expériences précédentes ont montré que même lorsque la scène est tournée ou que les gens sont assis la tête inclinée, leurs mouvements oculaires sont tirés en partie par l’orientation de la scène et en partie par l’orientation de leur propre corps et de leurs yeux. Pour saisir cet équilibre, les auteurs ont construit un modèle computationnel mélangeant deux ingrédients : une carte allocentrique (liée à la scène, utilisant les prédictions de saillance) et une carte égocentrique (liée à l’observateur, avec une préférence intrinsèque pour les saccades horizontales autour du centre du regard). Le modèle a ensuite simulé des séquences de saccades en combinant ces cartes. Pour les images en position verticale, le modèle mixte a produit des motifs de mouvements oculaires ressemblant étroitement aux données humaines, mieux qu’un modèle reposant uniquement sur la scène ou uniquement sur le biais interne.

Lorsque les scènes s’inclinent, grands et petits sauts divergent

Le vrai test est survenu lorsque les chercheurs ont appliqué leur modèle à des versions inclinées des mêmes scènes. Chez les observateurs humains, la distribution des directions de saccade tourne partiellement vers l’inclinaison de l’image, et les grandes saccades suivent davantage la scène inclinée que les petites, qui restent plus liées au « horizontal » propre à la personne. Le modèle combiné a reproduit ce schéma dans le bon sens : ses saccades simulées ont tourné vers la scène inclinée, et les sauts simulés plus grands ont montré plus de rotation que les plus petits. Mais l’amplitude de la rotation était moindre que chez les humains. Ce décalage suggère que les modèles de saillance actuels ne capturent pas encore toutes les manières dont les scènes inclinées attirent nos yeux et que la manière dont le cerveau mélange informations centrées sur le corps et sur le monde est plus flexible que ce que suppose le modèle.

Pourquoi cela compte pour comprendre la vision

Pour un non-spécialiste, l’idée principale est que notre préférence pour regarder à gauche et à droite n’est pas une bizarrerie ou un défaut ; elle reflète un partenariat entre deux forces. L’une est intégrée au système des mouvements oculaires lui-même, favorisant les sauts horizontaux même dans l’obscurité. L’autre provient de la structure du monde dans lequel nous vivons, où horizons, plans de sol, bâtiments et de nombreux objets s’alignent selon des axes horizontaux et verticaux et déterminent quelles parties d’une scène ressortent. Cette étude montre que le cerveau a probablement développé un biais horizontal égocentrique parce qu’il correspond aux statistiques des scènes naturelles que nous rencontrons habituellement en position verticale. Comprendre ce jeu d’interactions éclaire non seulement notre vision, mais fournit aussi des pistes pour concevoir des systèmes de vision par ordinateur plus humains et aménager des environnements visuels qui fonctionnent avec, plutôt que contre, les tendances naturelles de nos yeux.

Citation: Reeves, S.M., Otero-Millan, J. Horizontal saccade bias results from combination of saliency anisotropies and egocentric biases. Sci Rep 16, 6027 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35572-9

Mots-clés: mouvements oculaires, attention visuelle, scènes naturelles, modèles de saillance, saccades