Des chercheurs découvrent un nouveau circuit cérébral de détection des visages

Des scientifiques des National Institutes of Health (NIH) ont découvert chez les primates un circuit cérébral capable de détecter rapidement les visages. Ces résultats aident non seulement à comprendre comment les primates perçoivent et reconnaissent les visages, mais pourraient également avoir des implications pour la compréhension de maladies telles que l’autisme, où la détection et la reconnaissance des visages sont souvent altérées dès la petite enfance.

Le circuit nouvellement découvert active d’abord une partie ancienne du cerveau appelée le colliculus supérieur, qui peut alors déclencher la rotation des yeux et de la tête pour mieux voir. Cette meilleure vue permet à différentes zones cérébrales du cortex temporal de s’engager dans une reconnaissance faciale plus complexe. L’étude a été publiée dans la revue Neurone.

« La reconnaissance rapide des visages est une compétence clé chez les humains et les autres primates », a déclaré Richard Krauzlis, Ph.D., du National Eye Institute (NEI) du NIH et auteur principal de l’étude.

« Ce circuit récemment découvert explique comment nous sommes capables de détecter et d’observer rapidement les visages, même s’ils apparaissent d’abord dans le champ visuel périphérique où l’acuité visuelle est faible. Ce circuit pourrait être celui qui met en lumière les visages pour aider le cerveau à apprendre à reconnaître les individus et à comprendre les expressions faciales complexes, nous aidant ainsi à acquérir d’importantes compétences en matière d’interaction sociale. »

Chez les primates adultes, le cerveau développe des régions spécialisées du cortex temporal appelées « taches faciales » qui permettent de reconnaître et de distinguer les individus par leurs traits faciaux. Cependant, la reconnaissance faciale dépend des détails fins fournis par la vision centrale très acuité de l’œil ; pour reconnaître un visage, il faut d’abord le regarder directement.

À la naissance, les bébés n’ont pas la vision très acuité nécessaire pour voir les détails fins des visages, et les zones du cortex spécifiques aux visages ne se développent que plus tard. Malgré cela, les bébés s’orientent et regardent généralement les visages très tôt dans leur vie, ce qui suggère qu’un autre processus est en jeu.

Ces observations ont laissé les scientifiques avec plusieurs questions, notamment : comment le cerveau déplace-t-il les yeux vers un visage pour mieux voir les détails fins ? Qu’est-ce qui provoque cette préférence pour un visage avant que les « zones faciales » du cerveau ne se développent ? Et comment les « zones faciales » du cerveau développent-elles la capacité de comprendre les visages en premier lieu ?

Krauzlis et ses collègues ont émis l’hypothèse que le colliculus supérieur, connu pour détecter les objets, pourrait fournir le chaînon manquant. Faisant partie du mésencéphale, il indique au reste du cerveau si quelque chose est présent quelque part – non pas de quel objet il s’agit, mais simplement qu’il est là. Il fonctionne extrêmement rapidement et se connecte directement aux parties motrices du cerveau, dirigeant les mouvements des yeux vers les objets d’intérêt ou s’écartant d’un objet dans la vision périphérique.

Pour tester si le colliculus supérieur pourrait aider spécifiquement à la détection des visages, les co-auteurs Gongchen Yu, Ph.D., et Leor Katz, Ph.D., ont rassemblé une collection d’images, comprenant des visages, des objets biologiques non faciaux, comme des mains et des bras, et d’autres éléments comme des fruits ou des objets fabriqués par l’homme. Ils ont ensuite montré ces images à des singes adultes dans le champ visuel périphérique des singes et ont enregistré les réponses neuronales dans le colliculus supérieur.

Des études antérieures avaient suggéré que la détection d’objets par le colliculus supérieur était indépendante de l’objet, ce qui signifie que cette partie du cerveau notait simplement la présence ou l’absence de quelque chose, sans faire de distinction entre ce que cet objet pouvait être. Cependant, dans cette étude, Krauzlis et ses collègues ont découvert qu’en 40 millisecondes, plus de la moitié des neurones qu’ils ont mesurés réagissaient plus fortement aux images de visages qu’à d’autres types d’objets.

Certains neurones supplémentaires ont fini par afficher des préférences pour d’autres types d’objets, mais pas avant 100 millisecondes. En d’autres termes, la détection spécifique du visage était beaucoup plus rapide que la détection d’autres objets et était préférée par une grande proportion des neurones mesurés.

Les chercheurs ont également pu déterminer que, bien que le colliculus supérieur puisse recevoir des informations visuelles directement de l’œil, ce processus de détection d’objet nécessite en premier lieu une entrée de la partie précoce du cortex visuel.

Étant donné que le colliculus supérieur se reconnecte également au cortex visuel plus tard dans la voie de traitement visuel, les scientifiques soupçonnent que ce circuit fournit un mécanisme permettant de souligner l’importance de certains objets.

« Nous pensons que ce circuit de préférence faciale peut réellement favoriser le développement de processus de reconnaissance faciale plus avancés dans le cerveau », a déclaré Krauzlis. « Si tel est le cas, les déficits de ce circuit de préférence faciale dans le colliculus supérieur pourraient jouer un rôle dans l’autisme. »