Découverte d’un nouveau circuit cérébral pour la détection des visages

Une équipe de recherche américaine a découvert chez les primates un circuit cérébral qui détecte rapidement les visages. Les résultats de l’étude, publiés le Neuroneaident non seulement à expliquer comment les primates voient et reconnaissent les visages, mais pourraient également avoir des implications sur la compréhension de maladies telles que l’autisme, dans lesquelles la perception et la reconnaissance des visages sont souvent altérées dès la petite enfance. Le circuit nouvellement découvert implique d’abord le colliculus supérieur, l’une des parties les plus anciennes du cerveau d’un point de vue évolutif, qui commande aux yeux et à la tête de se tourner pour mieux voir. Cette vision améliorée permet à différentes zones cérébrales du cortex temporal de s’engager dans une reconnaissance faciale plus complexe.

« La reconnaissance rapide des visages est une capacité clé chez les humains et les autres primates », déclare Richard Krauzlis du National Eye Institute (NEI) USA et auteur principal de l’étude. «Ce circuit récemment découvert explique comment nous sommes capables de détecter et de regarder rapidement les visages, même s’ils apparaissent d’abord dans le champ visuel périphérique où l’acuité visuelle est plus limitée. Ce circuit pourrait être ce qui met en valeur 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 en fonction de leurs traits faciaux. Cependant, la reconnaissance faciale dépend des détails fins fournis par la vision centrale de haute acuité de l’œil ; pour reconnaître un visage, il faut d’abord le regarder directement. Lorsque les bébés naissent, ils n’ont pas la vision de haute acuité nécessaire pour voir les détails les plus fins des visages, et les zones du cortex spécifiques au visage ne se développent que plus tard. Malgré cela, les nourrissons orientent et regardent généralement les visages très tôt dans la vie, ce qui suggère qu’un autre processus est en jeu.

Ces observations posent plusieurs questions aux scientifiques, notamment : Comment le cerveau déplace-t-il ses yeux vers un visage pour mieux voir les moindres détails ? Qu’apporte cette préférence faciale avant que les « taches faciales » du cerveau ne se développent ? Et comment ces patchs faciaux développent-ils la capacité à comprendre les visages en premier lieu ?
Krauzlis et ses collègues émettent l’hypothèse que le colliculus supérieur, connu pour détecter des objets, pourrait être le chaînon manquant. Ce noyau, qui fait partie du mésencéphale, indique au reste du cerveau si quelque chose est présent quelque part : non pas ce qu’est l’objet, mais simplement qu’il est là et qu’il est là. Il fonctionne très rapidement et se connecte directement aux zones motrices du cerveau, dirigeant les mouvements oculaires vers des objets d’intérêt ou s’éloignant d’un objet en vision périphérique.

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

Des études antérieures ont suggéré que la détection d’objets par le colliculus supérieur est indépendante de l’objet, ce qui signifie que cette partie du cerveau remarque simplement la présence ou l’absence de quelque chose, sans aucune différenciation de ce que pourrait être ce quelque chose. Cependant, dans cette étude, Krauzlis et ses collègues ont découvert qu’en 40 millisecondes, plus de la moitié des neurones surveillés répondaient plus fortement aux images de visages qu’à d’autres types d’objets. Certains neurones supplémentaires finissent par montrer des préférences pour d’autres types d’objets, mais pas avant 100 millisecondes. En d’autres termes, la détection spécifique d’un visage est beaucoup plus rapide que celle d’autres objets et est préférée par un pourcentage élevé de neurones mesurés.

Les chercheurs ont également déterminé que même si le colliculus supérieur peut recevoir des informations visuelles directement de l’œil, ce processus de détection d’objets nécessite d’abord une entrée de la partie précoce du cortex visuel. Étant donné que le colliculus supérieur se reconnecte également au cortex visuel plus tard dans le processus de traitement visuel, les scientifiques soupçonnent que ce circuit fournit un mécanisme permettant de mettre en évidence l’importance de certains objets.
« Nous pensons que ces circuits de préférence faciale pourraient en fait piloter le développement des processus de reconnaissance faciale les plus avancés du cerveau », explique Krauzlis. « Si tel est le cas, tout déficit de cette préférence faciale dans le colliculus supérieur pourrait jouer un rôle dans l’autisme. »