Des chercheurs du NIH découvrent un nouveau circuit cérébral de détection des visages

Communiqué de presse

Mardi 2 juillet 2020

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Des découvertes chez des primates non humains pourraient éclairer la façon dont notre cerveau développe ses capacités de reconnaissance faciale.

Les chercheurs Gongchen Yu Ph.D. Léor Katz Ph.D. et Richard Krauzlis Ph.D. découvert un circuit dans le cerveau des primates qui détecte rapidement les visages.Dustin Hays National Eye Institute

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Des scientifiques des National Institutes of Health ont découvert un circuit qui permet aux primates de détecter rapidement les visages. Ces résultats pourraient aider à expliquer non seulement la façon dont les primates détectent et reconnaissent les visages, mais également des conditions comme l’autisme où la capacité à reconnaître et à identifier les visages est souvent affectée dès le plus jeune âge. Ce circuit active le colliculus supérieur du cerveau, ancien au cours de l’évolution, qui provoque ensuite le mouvement de la tête et des yeux afin de mieux voir. La meilleure vue permet à différentes régions cérébrales de la corticale temporale d’effectuer une reconnaissance faciale plus complexe. Cette étude est parue dans le Journal Neuron.

Richard Krauzlis Ph.D. du National Eye Institute du NIH et auteur principal de cette étude a déclaré : « La reconnaissance rapide des visages est une compétence clé chez les humains et les autres primates. » Ce circuit récemment découvert aide à expliquer comment les humains peuvent rapidement reconnaître et se concentrer sur les visages même lorsqu’ils apparaissent en vision périphérique, où l’acuité visuelle peut être faible. Le circuit est peut-être celui qui met en valeur les visages et nous aide à apprendre à identifier les personnes. Cela pourrait également aider notre cerveau à comprendre les expressions faciales.

Le cerveau des primates adultes développe des « taches faciales », qui sont des zones spécialisées du cortex temporal qui leur permettent de distinguer et de reconnaître les individus en fonction de leurs caractéristiques faciales. La reconnaissance faciale repose sur les moindres détails de la vision centrale, qui est de haute acuité. Pour reconnaître une personne, il faut la regarder directement.

Les zones corticales spécifiques au visage ne se développent chez les bébés que bien plus tard. Malgré cela, les nourrissons sont capables de regarder et de s’orienter vers les visages dès leur plus jeune âge, ce qui suggère qu’un autre mécanisme est à l’œuvre.

Les scientifiques se sont retrouvés avec un certain nombre de questions après ces observations, telles que : Comment le cerveau déplace-t-il les yeux vers un visage particulier afin de voir des détails plus fins ? Cette préférence faciale est déterminée avant la formation des «taches faciales» cérébrales. Comment les « taches faciales » dans le cerveau développent-elles cette capacité à reconnaître les visages ?

Krauzlis et ses collègues ont émis l’hypothèse que le colliculus supérieur, connu pour sa capacité à détecter des objets, pourrait fournir la pièce manquante. Il fait partie du mésencéphale et indique à d’autres parties du cerveau que quelque chose existe quelque part. Pas ce que c’est mais juste le fait que c’est là. Le mésencéphale est extrêmement rapide et connecté directement aux zones motrices du cerveau. Il dirige les mouvements oculaires vers un objet d’intérêt ou fait reculer le corps devant un objet qui apparaît en vision périphérique.

Gongchen Yu et Leor KAT, premiers auteurs, ont rassemblé une variété d’images comprenant des visages, des objets biologiques sans visage comme des bras et des mains, ainsi que d’autres objets comme des fruits ou des objets fabriqués par l’homme. Les chercheurs ont ensuite présenté ces images dans le champ de vision périphérique de singes adultes et mesuré les réponses neuronales.

Des études antérieures suggéraient que la détection d’objets par le coliculus supérieur était indépendante de l’objet. Cela signifie que la partie du cerveau note simplement la présence ou l’absence de quelque chose sans faire de distinction quant à ce que cela pourrait être. Dans cette étude, Krauzlis et ses collègues ont découvert que plus de 50 % des neurones réagissaient plus fortement aux visages en seulement 40 millisecondes, par rapport aux autres objets. Finalement, certains neurones supplémentaires ont commencé à montrer des préférences pour différents types d’objets. Cependant, cette préférence n’était visible qu’après 100 millisecondes. La détection spécifique au visage, en revanche, était plus rapide et préférée par de nombreux neurones.

Les chercheurs ont également pu déterminer que même si les données visuelles peuvent être reçues directement par le colliculus supérieur, le processus de détection d’objets nécessite d’abord une entrée provenant d’une partie précoce du cortex visuel.

Les scientifiques soupçonnent que le circuit est utilisé pour souligner l’importance d’objets spécifiques, puisque le colliculus supérieur se connecte au cortex visuel à un stade ultérieur du chemin visuel.

Krauzlis a déclaré : « Nous pensons que ce circuit de préférence faciale pourrait être à l’origine des fonctions de reconnaissance faciale les plus sophistiquées du cerveau. » Si tel est le cas, alors des déficits de cette préférence faciale au sein du colliculus supérieur pourraient jouer un rôle dans l’autisme.

Le programme NEI Intra-muros a financé cette étude. La recherche a également été menée par Christian Quaia Ph.D. et Adam Messinger Ph.D. en plus de Yu et Katz.

Ce communiqué explique un résultat de la recherche fondamentale. La recherche fondamentale nous aide à comprendre le comportement humain et la biologie des maladies. Chaque avancée de la recherche s’appuie sur des découvertes antérieures de manière imprévisible. Sans recherche fondamentale, la plupart des progrès cliniques seraient impossibles. Visitez ce site pour en savoir plus sur les bases de la recherche. https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit.

NEI est la principale agence fédérale de recherche dans le domaine des maladies oculaires et du système visuel. NEI finance des programmes de recherche fondamentale et clinique qui développent des traitements pour sauver la vue et répondre aux besoins particuliers des personnes ayant une déficience visuelle. Visitez pour plus d’informations. https://www.nei.nih.gov.

Les National Institutes of Health : NIH est l’agence de recherche médicale du ministère américain de la Santé et des Services sociaux. Il comprend 27 instituts et centres. Le NIH, l’agence nationale de recherche médicale, est une composante du ministère américain de la Santé et des Services sociaux. Il est chargé de mener des recherches médicales fondamentales, translationnelles, cliniques et autres. Visitez NIH pour plus d’informations sur ses programmes et services. www.nih.gov.

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