Une équipe franco-israélienne découvre de nouveaux types de neurones

Une nouvelle étude menée par des chercheurs franco-israéliens est parvenue à identifier pour la première fois les neurones qui, dans le cortex visuel humain, peuvent répondre de manière sélective aux physionomies.

« Un grand nombre de recherches ont été menées sur des êtres humains », commente Vadim Axelrod, chef du laboratoire de Conscience et de cognition au sein du Centre de recherche multidisciplinaire sur le cerveau Gonda (Goldschmied) à l’université Bar-Ilan, qui a dirigé l’étude.

« Mais c’est la première fois que nous avons enregistré des neurones humains qui répondent aux visages dans le cortex visuel », dit-il au cours d’un entretien téléphonique accordé au Times of Israel.

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La recherche « est une initiative importante pour mieux comprendre la manière dont un visage est traité par le cerveau humain » au niveau cellulaire, explique Axelrod. Les conclusions « peuvent potentiellement aider à comprendre comment les gens reconnaissent les visages ».

Axelrod a travaillé en collaboration avec une équipe issue de l’Institut du Cerveau et de la Moelle Épinière et avec l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris, avec à sa tête le professeur Lionel Naccache. L’étude a été publiée dans l’édition du 22 janvier de Neurology, journal de médecine de l’Académie américaine de neurologie.

Illustration de la manière dont les neurones qui sélectionnent le visages, proches de l’aire fusiforme des visages chez les êtres humains, réagissent aux visages et aux objets (Crédit : Vadim Axelrod; crédit pour les images individuelles reproduites avec autorisation : Avishai Taicher; ewrfpiuqwnpiqfnpwi; Moshe Sinai et shutterstock.com)

« Reconnaître les physionomies est central dans les processus cognitifs des êtres humains », ajoute Axelrod. « Toutes nos interactions sociales sont basées sur notre capacité à traiter les visages et leurs différences : Elle nous permet ainsi de reconnaître les personnes que nous connaissons, même si nous ne les avons pas vues depuis longtemps, d’identifier des célébrités, d’exprimer nos sentiments, de discerner la confiance et plus encore ».

Dans leur étude, les chercheurs ont montré que les neurones, dans le cortex visuel, répondaient de manière plus forte aux visages qu’aux paysages urbains ou aux objets.

Les neurones sont situés dans le cortex visuel temporal supérieur – à proximité de l’aire fusiforme des visages qui est l’une des zones cérébrales les plus largement étudiées et la plus importante et la plus grande en ce qui concerne la sélection des physionomies, ont dit les chercheurs dans un communiqué annonçant leur étude.

Une illustration de la manière dont les neurones dans le cortex visuel humain répondent à un visage – celui de l’actrice française Catherine Deneuve, en opposition à un objet – ici, un ventilateur (image ci-dessous) (Capture d’écran : Youtube, Georges Biard)

Une forte réponse neuronale a été constatée pour les visages de personnalités célèbres, comme Charles Aznavour, Nicolas Sarkozy, Catherine Deneuve et Louis De Funès, et pour des visages non-familiers aux participants à l’expérience.

Lors d’une expérimentation supplémentaire, les neurones ont montré qu’ils pouvaient faire la distinction entre des visages humains ou des têtes d’animaux apparaissant dans un film – un extrait du « Cirque » de Charlie Chaplin.

Une illustration de la manière dont les neurones du cortex visuel humain répondent à un objet – ici, un ventilateur (Capture d’écran : YouTube)

« Au début des années 1970, le professeur Charles Gross et ses collègues avaient découvert les neurones présents dans le cortex visuel des macaques qui répondaient aux visages », note Axelrod dans un communiqué. « Chez les êtres humains, l’activité sélective des visages a fait l’objet de nombreuses enquêtes en utilisant majoritairement des outils non-invasifs tels que l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) et l’électrophysiologie (EEG). »

« De manière frappante », a-t-il ajouté, les neurones du visage du cortex visuel temporal supérieur « n’ont jamais été identifiés auparavant chez les êtres humains. Dans notre étude, nous avons eu une opportunité très rare d’enregistrer l’activité neuronale chez un patient tandis que des micro-électrodes étaient implantées à proximité de l’aire fusiforme des visages ».

Les chercheurs sont tombés par hasard sur ces neurones alors qu’ils étudiaient un patient souffrant d’épilepsie, ajoute Axelrod. « Nous avons placé des électrodes à proximité de cette zone », explique-t-il. « Et nous avons eu de la chance ».

Jusqu’à présent, les seuls neurones ayant été découverts répondant au visage avaient été surnommés « cellules Jennifer Aniston » – des neurones situés dans le lobe temporal médian du cerveau qui avaient répondu à différentes images d’une personnalité spécifique et dans ce cas, Jennifer Aniston – dans une étude originale publiée dans Nature par Rodrigo Quiroga et ses collègues en 2005.

L’actrice Jennifer Aniston (Capture d’écran : YouTube)

Les chercheurs de l’équipe de Quiroga avaient découvert que ces cellules ne s’activaient qu’en présence de photos de personnalités spécifiques – comme Jennifer Aniston, Bill Clinton ou les Beatles. Ces neurones répondaient au concept d’une personne – même un dessin, une photo ou une image masquée, avaient noté les chercheurs.

Les neurones du cortex visuel qui ont été identifiés par les chercheurs israéliens et français « sont très différents » des neurones révélés par l’équipe de Quiroga, précise Axelrod, parce qu’ils « répondent vigoureusement à tout type de physionomie, indépendamment de l’identité de la personne ».

De plus, ces nouveaux neurones répondent bien plus rapidement, dit-il.

« Dans notre cas, une réponse forte peut être observée en l’espace de 150 millisecondes lorsqu’une image est présentée », s’exclame-t-il. « Les ‘cellules Jennifer Aniston’ mettent habituellement 300 millisecondes ou plus à répondre ».

Ces conclusions peuvent également aider à connecter ce qu’on sait des mécanismes de reconnaissance du visage dans les différentes espèces, comme chez les singes et les être humains. « C’est réellement excitant », estime Axelrod, qu’après presque un demi-siècle depuis la découverte des neurones du visage chez les macaques, il soit dorénavant possible de démontrer la présence de neurones similaires chez les êtres humains ».