Une étude révolutionnaire suit les mouvements oculaires pour mesurer la mémoire

« La mémoire est généralement testée par le biais de questions directes auxquelles les sujets répondent verbalement s’ils se souviennent d’un événement particulier », explique le Dr. Flavio Jean Schmidig, chercheur principal et actuellement en fin de recherche postdoctorale dans le laboratoire du Pr. Yuval Nir, à la faculté des neurosciences Sagol de l’université de Tel Aviv.

« On peut par exemple montrer une image à un sujet et lui demander s’il se souvient l’avoir déjà vue », a-t-il déclaré lors d’une interview accordée au Times of Israel par vidéoconférence.

« Cependant, ce type de test ne peut être réalisé sur les animaux, les nourrissons, les patients atteints de la maladie d’Alzheimer à un stade avancé ou les personnes ayant subi un traumatisme crânien et ne pouvant pas parler. Cette méthode exclut donc de nombreux groupes. »

Schmidig déclare que cette étude novatrice testait « la mémoire de manière plus naturelle », sans poser de questions aux sujets ni leur demander d’y répondre.

Cette étude a été menée en collaboration avec le Dr. Daniel Yamin, le Dr. Omer Sharon et des chercheurs de la faculté de médecine et de la faculté d’ingénierie de l’université de Tel Aviv, ainsi que de l’Institut Sagol du cerveau de l’hôpital Ichilov. Elle a été publiée en août dans la revue scientifique Communications Psychology.

Le regard, un indicateur fiable de la mémoire

Schmidig explique que les chercheurs ont suivi les mouvements oculaires des participants pendant qu’ils regardaient de courtes vidéos, à l’aide d’une méthode appelée « Memory Episode Gaze Anticipation » (MEGA). Lorsque les participants ont regardé la même séquence plusieurs fois, leurs yeux ont commencé à bouger juste avant que des événements importants ne se produisent à l’écran, ce qui prouve que leur mémoire a anticipé ce qui allait se passer ensuite.

Dans le cadre de cette étude, 145 sujets en bonne santé ont regardé des vidéos d’animation incluant un événement surprenant, comme une souris surgissant soudainement d’un coin de l’image. En suivant les mouvements oculaires des sujets lors de deux visionnages distincts du même film, les chercheurs ont découvert que, lors du deuxième visionnage, les sujets déplaçaient leur regard vers la zone où l’événement surprenant était sur le point de se produire.

Une comparaison des données relatives aux mouvements oculaires avec les rapports de mémoire verbale a révélé que la direction du regard était en réalité un indicateur plus précis : dans certains cas, les sujets déclaraient ne pas se souvenir de la souris, mais leur regard indiquait le contraire.

Grâce à des programmes d’apprentissage basés sur l’intelligence artificielle (IA), les scientifiques ont également découvert que différents mouvements oculaires correspondaient à différents types de mémoire. Anticiper les événements révélait le rappel de détails, tandis que les variations de la taille des pupilles signalaient un sentiment de familiarité.

Schmidig a indiqué qu’il travaillait depuis plus d’une décennie sur cette nouvelle approche.

Pour cette étude, les scientifiques ont d’abord utilisé de courts extraits comiques de l’acteur Charlie Chaplin.

« La deuxième fois que vous regardez la vidéo, vous savez ce qui va se passer et vous la voyez différemment », indique Schmidig.

« Vous anticipez et vous vous attendez à ce que quelque chose se produise à un moment précis et à un endroit précis. »

Les scientifiques ont ensuite collaboré avec un studio d’animation de Tel Aviv pour créer 60 vidéos animées. À l’aide de ces vidéos et de 100 autres provenant de YouTube, les chercheurs ont suivi les mouvements oculaires des sujets en fonction de l’endroit où ils regardaient l’écran.

« Nous disposons ainsi d’une mesure de la mémoire », explique Schmidig.

« L’étude prouve que le suivi des mouvements oculaires peut être une excellente alternative aux questions verbales telles que ‘Vous souvenez-vous de cela ?’ », souligne Yamin.

« Parfois, les gens se souviennent, mais ils ne peuvent pas le dire. Grâce aux techniques d’apprentissage automatique de l’IA, il est possible de déduire automatiquement, à partir de quelques secondes de suivi oculaire, si une personne a déjà vu une vidéo et si elle en a gardé un souvenir. »

Quand les souvenirs commencent-ils ?

Schmidig s’est toujours demandé quand les souvenirs commencent. Il participe actuellement à des études menées à Tel Aviv et à Zurich pour déterminer à quel moment la mémoire commence réellement.

« Est-ce que cela commence plus tôt que nous le pensons, avant même que les enfants ne sachent parler ? », s’interroge le scientifique à haute voix.

« Jusqu’à présent, les scientifiques confondaient la capacité à relater des souvenirs et la mémoire elle-même. Cette nouvelle technique nous permet de faire la distinction entre les deux. Il est donc possible que les enfants autistes aient plus de souvenirs qu’ils ne peuvent en raconter. »

Il en va peut-être de même pour les patients atteints de la maladie d’Alzheimer.

« Ils ont probablement plus de souvenirs, mais le problème est d’y accéder et de les exprimer avec des mots » dit-il.

Les futures contributions de cette étude

Schmidig déclare que ce type de test de mémoire pourrait devenir un moyen préliminaire pour les médecins d’évaluer les patients après un accident vasculaire cérébral (AVC) ou une lésion cérébrale, voire de prédire l’évolution de la maladie d’Alzheimer.

Il espère que les scientifiques parviendront à développer un programme informatique utilisable sur un ordinateur portable en cabinet médical, sans nécessiter la présence d’un « expert qualifié », pour tester la mémoire et les fonctions cérébrales des patients.

« C’est très facile et très rapide », note-t-il.

« Il faut 15 minutes pour le premier visionnage, puis 15 minutes supplémentaires », et en moins d’une demi-heure, les experts devraient disposer d’une indication objective de la capacité mémorielle d’un sujet.

« Je ne suis pas surpris par les résultats. Je suis davantage surpris par l’efficacité du dispositif. »

Au cours de l’étude, certains sujets ont parfois dit aux scientifiques qu’ils ne savaient pas ce qui allait se passer ensuite dans le film.

« Mais leurs yeux le savaient », souligne Schmidig.