thumb|Fig 0 Face interne du lobe occipital : les aires V1, V2 et V3 du cortex visuel humain sont dépliées par gonflement, d'après Wandell (2011).
Le cortex visuel primaire ou cortex strié ou aire V1 constitue la porte d'entrée dans le cortex visuel des informations visuelles provenant du corps genouillé latéral et plus en amont de la rétine de l’œil. Cette aire visuelle est située pour l'essentiel sur la face interne du lobe occipital de chaque hémisphère, enfouie à l'intérieur de la scissure calcarine, sur ses berges supérieure et inférieure (rendues visibles sur la fig 0 en les dépliant par gonflement). Elle correspond à l'aire de Brodmann 17, une aire bien délimitée par une frontière myéloarchitectonique la séparant de l'aire de Brodmann 18 qui l'entoure.
Carte rétinotopique L'aire V1 réalise une carte rétinotopique. donnant une représentation déformée mais homéomorphe du champ visuel (voir cortex visuel, pour les principes d'application rétinotopique). Les hémichamps visuels se projettent contralatéralement : l'hémichamp gauche se projette sur l'hémisphère droit et inversement. Hormis cette discontinuité (le long du méridien vertical du champ visuel), l'application rétinotopique réalise une déformation continue en passant de l'image rétinienne à l'image corticale. La région de la fovéa occupe une aire plus importante que les régions périphériques semblables de la rétine. Les quadrants supérieurs se projettent sur les berges inférieures des scissures calcarines et inversement.
Organisation stratigraphique en couches cellulaires thumb|Fig. 2 Cortex cérébral (Gray). À gauche, les groupes de cellules, à droite, les fibres. thumb|Fig. 3 Coupe histologique du cortex visuel (en rose). Les lignes bleues horizontales du bas sont les stries de Gennari.
Le cortex cérébral varie en épaisseur, allant de au fond d'un sillon à au sommet d'une circonvolution. Il comporte principalement des cellules pyramidales (excitatrices, glutamergiques, de projection) et des cellules étoilées (dites aussi granulaires) lisses (interneurones locaux inhibiteurs, GABAergiques) ou à épines (interneurones excitateurs).
Comme tout le néocortex, le cortex strié est divisé en 6 couches cellulaires suivant le type et la taille des neurones et la densité des regroupements cellulaires. La présence d'une strie, bien visible à l’œil nu, dans l'une des couches corticales, lui a valu le nom de cortex strié. La numérotation commence à la surface externe : la couche I, couche moléculaire, est le plus souvent composée essentiellement d'axones et de dendrites orientés horizontalement, sans corps cellulaires la couche II, couche granulaire externe, est composée de cellules granulaires étroitement regroupéesLes couches I-II reçoivent des rétroactions du cortex extrastrié la couche III, couche pyramidale externe, est une couche relativement épaisse dominée par les cellules pyramidales de taille petite ou moyenne. Elle émet des connexions cortico-corticales efférentes. Les couches II-III sont des zones localement riches en cytochrome oxydase CO. La teneur en CO est révélée par un réactif produisant une mosaïque de taches sombres (ou blobs en anglais), de forme ellipsoïde, à plus forte teneur, séparées par des régions claires, pauvres en CO et appelées intertaches (ou interblobs). Les cellules des blobs sont sensibles aux informations sur la couleur, celles des interblobs sont sensibles aux informations sur la luminance et donc aux contours (Shipp et Zeki 1985). Les couches II et III reçoivent leurs afférences de la couche IVC (cellule 4Cβ) et envoient des projections excitatrices sur les bandes minces et les interbandes de l'aire V2 et sur d'autres régions extrastriées V3, V4, MT, etc. la couche IV, couche granulaire interne, est constituée d'un regroupement dense de cellules granulaires épineuses et lisses qui reçoivent des projections du corps géniculé latéral. Elle est subdivisée en 4 sous-couches , 4B, 4Cα et 4Cβ. La sous-couche 4B comporte une strie grise, bien visible à l’œil nu, formée par les axones myélinisés arrivant du corps géniculé latéral (CGL). Elle porte le nom de strie de Gennari, car l'anatomiste italien Francisco Gennari fut le premier à la décrire en 1782. Cette strie qui s’interrompt brusquement à la frontière avec l'aire V2 a motivé le qualificatif de strié appliqué au cortex de V1. Les sous-couches et 4C comportent des neurones étoilés épineux, point d'aboutissement des afférences du CGL. la couche V, couche pyramidale interne, est le lieu des efférences primaires du cortex. À la frontière des couches 5-6 se trouvent de grosses cellules pyramidales dites de Meynert. la couche VI, couche des cellules polymorphes. Les couches V-VI contiennent de nombreuses projections excitatrices sur le CGL qui assurent un rôle de rétroaction sur ce relais.
Les neurones de chacune de ces couches établissent des connexions interlaminaires surtout dans la direction « verticale » (perpendiculaire à la surface corticale, radialement). Ainsi, les neurones de la couche IV se projettent principalement à la verticale sur les couches III et V.
Organisation en colonnes thumb|left|Fig. 4 La projection du champ visuel sur le CGL puis le cortex strié maintient la ségrégation des yeux gauche et droit jusque sur les colonnes de dominance oculaire. Un principe fondamental de l'organisation corticale est que les neurones donnant des réponses similaires sont regroupés en colonnes « verticales » de 30 à de large. En se connectant, ces neurones d'une même colonne participent collectivement à la transformation du signal visuel et forment une unité de traitement de l'information. Un regroupement plus étendu des colonnes de même type forme un module fonctionnel. Pour chaque type de traitement de l'information visuelle (orientation préférée, direction préférée, dominance oculaire), les colonnes spécialisées sont régulièrement réparties sur le cortex en cartes de motifs périodiques. Les colonnes voisines codent des valeurs voisines des paramètres caractéristiques.
Le cortex strié est couvert de plusieurs cartes superposées, chacune spécialisée dans une analyse particulière. La carte de dominance oculaire sont partiellement responsable de la perception de la profondeur, celle des taches de CO (cytochrome oxydase) traite des couleurs et celle de la sélectivité à l'orientation de l'analyse des formes.
On appelle hypercolonne un volume du cortex, d'environ 1 × , dont tous les neurones ont leur champ récepteur dans la même région de la rétine et où sont représentées toutes les orientations, toutes les fréquences spatiales et tous les degrés de binocularité.
Colonnes de dominance oculaire
Le cortex strié reçoit les informations de l'hémichamp contralatéral. Mais chaque hémisphère reçoit de l'information visuelle venant des deux yeux. Par exemple, l'hémisphère droit reçoit les signaux provenant de l'hémichamp visuel gauche, captés par l'hémirétine nasale de l’œil gauche et l'hémirétine temporale de l’œil droit. Cette ségrégation des deux yeux s'observe dans le CGL, puisque les couches 1, 4, 6 du CGL reçoivent les axones de l'hémirétine nasale controlatérale et les couches 2, 3, 5 du CGL reçoivent les axones de l'hémirétine temporale homolatérale (fig. 4).
La ségrégation oculaire se poursuit dans le cortex de l'Homme et de la plupart des primates. Les afférences de chaque œil dans la couche IV ne sont pas distribuées au hasard mais réparties régulièrement en bandes (de de large) provenant alternativement de l’œil gauche et droit (Hubel et Wiesel 1974). On observe donc ce qu'on appelle des colonnes de dominance oculaire : au niveau de la couche 4C d'une de ces colonnes, toutes les fibres géniculo-striées y arrivant transmettent des signaux provenant du même œil. Par contre, dans les couches supérieures et inférieures, la moitié des cellules sont influencées par l’œil non dominant.
Une électrode descendue verticalement dans le cortex strié, rencontre des neurones de même préférence oculaire (totalement ou principalement activés soit par l’œil gauche soit par l’œil droit). Il faut déplacer l'électrode d'environ à la surface du cortex pour obtenir un échantillon complet de toutes les valeurs de dominance oculaire.
Ces colonnes de dominance oculaire ont aussi été mises en évidence chez le singe, en inoculant un traceur radioactif (un acide aminé, la proline tritiée) dans un œil. Ce marqueur est incorporé dans une protéine puis transporté jusqu'aux synapses. Une petite partie du marqueur est réabsorbée par le neurone postsynaptique et transportée jusqu'au cortex strié. Lorsqu'on examine des coupes du cortex visuel avec un éclairage en fond noir, les bandes de dominance oculaire de la couche IV ressortent avec vigueur (fig. 5).
La comparaison des informations arrivant des yeux droit et gauche, permet d'évaluer la disparité oculaire et d'extraire des informations sur la sensation de profondeur (stéréopsie).
Colonnes de taches (blobs), riches en CO
Un autre type de colonne a été mis en évidence par la coloration d'un réactif par le cytochrome oxydase (CO). Le cytochrome oxydase est une enzyme qui catalyse l'oxydation du cytochrome c réduit. Le test met en évidence les régions à forte activité où la teneur du cytochrome c de la chaîne respiratoire est importante.
Appliquée au cortex strié.., cette technique de coloration révèle une activité métabolique répartie en une mosaïque de taches, riches en CO, régulièrement réparties sur la surface (fig. 6). Les régions à haute activité sont appelées blobs ou patches, taches ou amas en français, et les régions plus claires, interblobs, intertaches. Les blobs contiennent une prédominance. de cellules sensibles aux couleurs (et manquant d'une forte sélection à l'orientation) et les régions interblobs une prépondérance de cellules sensibles à l'orientation et aux contrastes de luminance (et non sensibles aux couleurs). Les blobs se connectent aux bandes fines de l'aire V2 et les interblobs aux bandes pâles et épaisses de V2. La ségrégation du traitement de la couleur et de l'orientation est donc conservée en passant dans l'aire V2.
L'interprétation dichotomique proposée par Livingstone et Hubel dès 1984 a suscité une controverse dans la communauté scientifique. Certains groupes n'ont pas trouvé une ségrégation claire entre cellules sensibles aux couleurs ou à l'orientation. D'autres ont observé un large recouvrement entre les amas de cellules sensibles à la couleur et les blobs. mais sans qu'il y ait identité. Une étude récente. (2008) a montré un alignement précis des cartes de sensibilité à la couleur dans V1 (tracées par imagerie optique) avec les blobs à CO des tissus du cortex.
Colonnes de sélection d'orientation thumb|Fig. 7 Réponses sélectives des neurones du cortex strié du chat à des barres orientées. (A) Projection sur un écran de barres à un animal anesthésié. Une électrode extracellulaire enregistre les réponses. (B) Ici, un neurone cortical de V1 produit une décharge de potentiels d'action maximale pour une barre verticale et plus faiblement ou pas du tout, pour les autres orientations, d'après Purves et als.
David Hubel et Torsten Wiesel ont montré que les neurones du cortex strié ne répondaient pas aux mêmes types de stimuli que les cellules ganglionnaires de la rétine ou que les neurones du CGL. Alors que ces derniers ont une organisation de leur champ récepteur en centre et pourtour, les neurones corticaux répondent vigoureusement à des bords ou des barres de contrastes., à condition qu'ils soient présentés dans leur champ récepteur selon une orientation particulière.
Toutes les orientations sont détectées dans le cortex. Mais les neurones situés dans des colonnes perpendiculaires à la surface corticale détectent préférentiellement la même orientation.