Les visages dans le cerveau : La découverte d'une sous-population neuronale sélective pour la reconnaissance des visages | Kamila Moslem

Chaque jour, nous voyons et/ou interagissons avec les autres ; il peut s’agir d’un étranger qui passe, d’un membre de la famille à la maison ou d’un amphithéâtre rempli d’étudiants. Cette interaction, quel que soit le scénario, dépend fortement de notre capacité à reconnaître les visages. La reconnaissance des visages peut être essentielle à la survie chez les primates non humains (Boysen et Berntson, 1989 ; Nelson, 2001). Cependant, les circuits neuronaux de base qui permettent cette tâche apparemment simple ne sont pas décrits de manière exhaustive. Une première étude de ce phénomène a identifié le lobe temporal comme une zone importante pour la reconnaissance faciale, l’activité neuronale étant sélective pour les stimuli faciaux (Perrett et al., 1979). En outre, une deuxième étude axée sur les propriétés visuelles des neurones a également identifié le lobe temporal comme contenant des neurones sensibles aux visages. Cependant, ces neurones étaient polysensoriels et présentaient une activité en présence de visages en plus des stimuli généraux excitants et aversifs (Bruce et al., 1981).

Perrett et ses collègues (1982) fournissent le premier compte rendu de neurones véritablement sélectifs des visages dans le cerveau des primates. Ce travail est important pour les chercheurs car il constitue un rapport complet sur l’emplacement et le nombre de cellules fortement sélectives du visage. La publication a également une valeur pour les éducateurs en tant qu’exemple d’un article qui peut éduquer à travers de multiples disciplines telles que la cognition, la perception et les classes de conception de la recherche.

Perrett et al. (1982) ont concentré leur enquête sur l’identification de l’emplacement et du nombre de neurones dans le lobe temporal qui sont fortement sélectifs aux stimuli du visage et des caractéristiques faciales. Les chercheurs ont identifié une sous-population de neurones fortement sélectifs aux visages et aux caractéristiques faciales dans le sillon temporal supérieur (STS) des singes rhésus. Leurs travaux ont jeté les bases de la compréhension des fondements neuronaux de la reconnaissance des visages.

Les chercheurs ont effectué des enregistrements neuronaux extracellulaires chez des singes rhésus à partir du STS, testant un total de 497 neurones pour les réponses aux stimuli faciaux. La figure 2 de l’article montre que 48 des 497 neurones ont répondu avec une activation jusqu’à dix fois supérieure aux visages et aux stimuli de caractéristiques faciales par rapport aux stimuli non faciaux. Les 48 neurones présentant ce profil de réponse ont été classés comme neurones sélectifs du visage et ont montré une activation excitatrice et des temps de réponse qui correspondaient à la durée de présentation des stimuli faciaux.

La figure 5 présente la première ligne de preuve suggérant que les 48 neurones étaient spécifiquement sélectifs des caractéristiques faciales et du visage entier. Cela a été indiqué d’abord par leurs faibles réponses aux stimuli géométriques de base (images à haut contraste de grilles, de barres et de points) et tridimensionnels. Lorsque ces neurones ont reçu des stimuli faciaux, leurs réponses étaient dix fois plus fortes que celles aux autres images. Une fois les neurones identifiés comme sensibles au visage, d’autres modalités d’information sensorielle ont été testées. En effet, les neurones sensibles au visage précédemment décrits présentaient une activité de tir lorsqu’on leur présentait divers stimuli excitants et aversifs (Bruce et al., 1981). Des stimuli auditifs et tactiles excitants et aversifs ont été testés, et les réponses galvaniques de la peau (GSR) ainsi que les enregistrements d’unités individuelles ont été contrôlés. Les stimuli auditifs de voix humaines et les stimuli tactiles de toucher la jambe ont entraîné des GSR importants, suggérant que les sujets répondaient fortement aux stimuli. Cependant, les réponses neuronales des 48 neurones étaient très faibles pendant la présentation de ces stimuli et ne correspondaient pas au niveau d’activation des stimuli faciaux. Dans l’ensemble, les faibles réponses aux stimuli excitants et aversifs dans les neurones répondant au visage suggèrent que ces stimuli n’ont pas fortement contribué aux réponses observées en présence de stimuli faciaux. Par conséquent, la figure 5 est importante car elle met en évidence le fait qu’une sous-population de neurones est fortement sélective aux stimuli visuels des visages et des traits du visage, mais ne présente que peu ou pas de réponse aux autres stimuli. Ce type de réponse hautement sélective aux visages n’avait pas été décrit précédemment dans les neurones du cerveau.

Les chercheurs ont ensuite étudié comment la transformation des traits du visage modulait le tir de ces neurones. Le groupe a d’abord étudié le rôle de la couleur. Ils ont constaté que les neurones répondaient de manière similaire aux visages, qu’ils soient en noir et blanc ou en couleur. Cela suggère que la détection des caractéristiques faciales dans ces neurones est largement indépendante de la couleur. Deuxièmement, les réponses neuronales ne diminuaient pas lorsque la distance du stimulus facial (20 cm – 2 m) et l’orientation des stimuli faciaux étaient modifiées.

Il est intéressant de noter que la figure 8 présente la façon dont les neurones ont répondu aux changements de profil des visages, c’est-à-dire de face à 0° jusqu’au profil latéral à 90°. Une réponse maximale a été observée lors de la présentation d’un visage complet (0°). Cependant, lorsque le profil commençait à pivoter vers le profil latéral (90°), ne serait-ce que de dix degrés, on observait une réduction marquée de la réponse neuronale. Cela suggère que ces neurones sont réglés pour produire une réponse maximale en réponse à une vue frontale complète des visages. La transformation suivante étudiée était les traits du visage. La question clé était de savoir si ces neurones répondent uniquement aux visages entiers ou si des caractéristiques faciales spécifiques les excitent. On a présenté une série de stimuli faciaux dont les différents traits étaient masqués. Dans l’ensemble, la majorité des neurones ont continué à répondre avec des réponses normales ou très légèrement diminuées. Cependant, pour certains neurones, une diminution de la réponse a été observée lorsque certains traits du visage étaient cachés. Par exemple, la figure 9 montre que les yeux semblaient indispensables à un petit nombre de neurones pour reproduire les mêmes réponses que celles observées avec le visage entier. Perrett et ses collègues ont constaté que 35 des 48 neurones sélectifs du visage affichaient une préférence pour des caractéristiques faciales particulières, et sans la présence de ces caractéristiques, les réponses étaient plus faibles qu’avec le stimulus du visage entier.

L’enquête a conclu que les réponses individuelles des neurones sélectifs du visage aux stimuli faciaux ne pouvaient pas être expliquées par l’excitation ou les stimuli aversifs. En outre, il est intéressant de noter que la majorité des neurones qui ont été identifiés ont changé leur activité en réponse à des transformations spécifiques des stimuli faciaux. Les changements de profil et la dissimulation des traits faciaux pourraient diminuer la réponse d’une sous-population de ces neurones.

Critiquement, cette publication a été le premier compte rendu d’une sous-population de neurones qui sont fortement sélectifs, et donc, accordés aux stimuli visuels de visages entiers et de traits faciaux. Il s’agit donc d’un article fondateur qui a lancé de nombreux nouveaux domaines de recherche. Il s’agit notamment de la recherche sur la sélectivité des réponses neuronales aux caractéristiques faciales telles que la direction du regard, les signaux sociaux et la perception des personnes chez les primates (Perrett et al., 1990 ; Perrett et al., 1992 ; Macrae et al., 2002). En outre, cet article a servi de base à la découverte que les cellules sélectives du visage sont un phénomène conservé partagé entre les humains et les primates non humains (Hoffman et Haxby, 2000 ; Haxby et al., 2002).

Enfin, Perrett et ses collègues ont établi un lien entre leurs découvertes neurophysiologiques et le trouble neurologique de la prosopagnosie, ou cécité des visages. Les personnes souffrant de prosopagnosie sont incapables d’identifier les personnes en regardant leur visage, mais peuvent néanmoins reconnaître les objets. Ce trouble est lié à un dysfonctionnement de la région occipito-temporale inférieure (Meadows, 1974). Perrett et ses collègues ont émis l’hypothèse que le STS, qui contient des neurones sélectifs des visages, pourrait fournir des informations vitales à la région occipito-temporale inférieure et qu’un dysfonctionnement du STS ou de la connexion entre les deux régions pourrait altérer la reconnaissance et l’identification des visages. Cela renforce la valeur de cet article pour l’enseignement, car il fournit une plate-forme pour discuter d’un trouble neurologique unique, et il souligne comment les phénomènes découverts avec des modèles animaux pourraient fournir un aperçu de troubles neurologiques spécifiques.

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