Le cube de Necker bascule parce que son dessin autorise deux interprétations en trois dimensions presque aussi probables l’une que l’autre, et que le cerveau n’en affiche qu’une à la fois. L’interprétation active s’affaiblit par adaptation neuronale en quelques secondes, puis une perturbation (clignement, mouvement des yeux, intention) fait passer à l’autre. Le regard permet d’orienter le cube, la volonté de retarder la bascule de quelques secondes, et l’électroencéphalographie montre le cerveau changer d’état devant une image identique.
En bref
- Inversion spontanée : toutes les 3 à 5 secondes environ.
- Effort de maintien : bascule repoussée vers 10 à 15 secondes au mieux.
- Fixer un sommet tend à le faire passer au premier plan.
- Figure décrite en 1832 par Louis Albert Necker, minéralogiste suisse.
Dans le même guide : Figures ambiguës et objets impossibles : quand l’image a deux lectures · Triangle et escalier de Penrose : comment fonctionne un objet impossible ?
Qu’est-ce que le cube de Necker et d’où vient-il ?
Le cube de Necker est un cube en fil de fer privé de tout indice de profondeur. Il se compose de deux carrés décalés en diagonale, reliés par quatre obliques, avec toutes les arêtes visibles et de même épaisseur. Aux croisements, rien n’indique quelle ligne passe devant. Louis Albert Necker a remarqué l’inversion en 1832 en dessinant un cristal, puis l’a décrite dans le Philosophical Magazine de Londres et d’Édimbourg. Hanover College présente une mosaïque vieille de plus de 2 000 ans aux cubes déjà réversibles.
Il ne faut pas le confondre avec le cube impossible que tient un personnage du Belvédère de Maurits Cornelis Escher. Chacune des deux lectures du cube de Necker correspond à un objet constructible : c’est une figure réversible. Le cube impossible fait passer une poutre devant puis derrière une même arête, ce qu’aucun objet réel ne permet, sur le modèle du triangle et de l’escalier de Penrose.
Pourquoi le cerveau voit-il un cube en volume à partir de simples lignes ?
Le volume que vous voyez est une reconstruction visuelle par le cerveau, car la page ne contient que des lignes plates. Bien d’autres objets, un zigzag de fils tordus par exemple, pourraient projeter ce tracé. Le système visuel retient le cube, l’objet le plus probable au vu de son expérience des formes, puis hésite entre deux orientations quasi équiprobables. Hanover College montre qu’en réduisant le carré situé en haut à gauche, on le fait paraître plus lointain et on stabilise une lecture.
Ces indices de profondeur se recalibrent selon l’environnement. Gilles Clément et ses coauteurs, dont l’astronaute Robert Thirsk, ont publié en 2015 dans PLOS ONE une étude sur les séjours spatiaux de longue durée. Selon leurs résultats, ces séjours augmentent l’ambiguïté de profondeur des figures à perspective réversible.
Le mécanisme du basculement entre les deux orientations
L’adaptation qui fragilise l’interprétation en cours
Michael Bach décrit les deux lectures comme deux attracteurs, c’est-à-dire des états vers lesquels la perception retombe, comme une bille dans l’un de deux creux. Les neurones qui codent l’orientation active s’adaptent : leur réponse faiblit à force d’être sollicitée, et le creux s’aplanit. L’orientation concurrente, au repos, garde sa force. Après 3 à 5 secondes en moyenne, l’équilibre penche et le cube s’inverse, puis le cycle repart.
Clignements, mouvements des yeux et direction du regard
L’adaptation prépare le changement, et une perturbation le déclenche :
- le clignement, qui coupe un instant l’entrée visuelle ;
- la saccade, un déplacement rapide de l’œil d’un point de la figure à un autre ;
- la direction du regard, le sommet fixé tendant à passer au premier plan.
Faites l’essai : fixez le coin inférieur gauche du dessin, puis son coin supérieur droit. Dans mes propres essais, ce simple déplacement suffit le plus souvent à retourner le cube.
Peut-on contrôler volontairement la bascule du cube ?
Vous pouvez favoriser une orientation, pas la figer. Michael Bach constate qu’une lecture « tenue » cède au bout d’une dizaine de secondes. Dave Munger, sur le blog Cognitive Daily, évoque environ 15 secondes chez un observateur qui résiste. L’intention agit dans les deux sens : chercher l’inversion l’accélère, s’y opposer la ralentit. Concentrer l’attention sur une zone précise du dessin stabilise aussi la lecture. Ces effets descendants (top-down, issus de l’intention) s’ajoutent aux effets ascendants (bottom-up, dictés par l’image et l’adaptation).
| Condition | Effet observé |
|---|---|
| Observation passive | Inversion toutes les 3 à 5 s |
| Effort de maintien | Bascule vers 10 à 15 s |
| Fixation d’un sommet | Orientation préférée sélectionnée |
| Carré réduit | Lecture stabilisée |
Ce que les neurosciences ont mesuré dans le cerveau
L’électroencéphalographie (EEG) capte à la surface du crâne les champs électriques produits par les courants neuronaux. L’IRM fonctionnelle suit le débit et l’oxygénation du sang, qui sont des processus lents. L’EEG, de son côté, suit l’activité des neurones presque en temps réel, ce qui convient à une perception qui change en un instant. Sa limite tient aux méninges, au liquide céphalorachidien et aux os du crâne, qui déforment le signal.
Jürgen Kornmeier et Michael Bach ont publié en 2012 une synthèse dans Frontiers in Human Neuroscience. En comparant les réponses EEG lors d’une inversion et lors d’une perception stable, à stimulus identique, ils isolent des signatures liées au changement de lecture lui-même. La revue de Long et Toppino, parue en 2004 dans Psychological Bulletin, plaide pour un modèle mixte où adaptation et attention contribuent ensemble à l’alternance. Ces signatures datent le basculement perceptif sans désigner une zone unique qui le commanderait.
FAQ
Qu’est-ce que l’illusion d’optique et comment affecte-t-elle le cerveau ?
Une illusion d’optique désigne un écart entre ce que l’on perçoit et ce que le stimulus contient physiquement. L’œil fonctionne normalement : le cerveau applique des règles efficaces dans le monde réel (taille relative, perspective, éclairage) à une image qui les détourne. Le cube de Necker appartient aux images multistables, que détaille notre dossier sur les figures ambiguës et objets impossibles.
Comment représenter un cube en perspective ?
Tracez un carré, puis un second carré de même taille décalé en diagonale. Reliez ensuite les sommets correspondants par quatre obliques parallèles : c’est la perspective cavalière. Si toutes les arêtes restent visibles et d’épaisseur égale, vous obtenez un cube de Necker. Passez ensuite trois arêtes en pointillés ou réduisez un carré, puis chronométrez la stabilité de chaque version.
Ingénieur en physique appliquée de 35 ans, je combine rigueur scientifique et passion pour la communication. Rédacteur scientifique, j’aime rendre accessibles des concepts complexes à un large public.
