J’avais déjà  fait, les 13 et 16 mars 2018, des articles sur la reconnaissance des visages par notre cerveau . J’ai lu cet été, dans la revue « Pour la Science » d’août, un compte rendu de recherche de Doris Tsao, chercheur à l’Institut médical Howard Hughes en Californie, qui précise et complète les données que j’avais déjà essayé d’expliquer.
   
    Madame Tsao et ses collaborateur essaie de définir le rôle des neurones chargés de la définition des visages, si ils travaillent de la même façon ou différemment pour des visages inconnus et pour des familiers, et s’ils ont aussi un rôle pour la reconnaissance d’autres objets.
    Les essais sur l’homme se limitent à des essais visuels et d’IRM et pour pouvoir mieux comprendre, les études ont lieu sur des singes, les mécanismes cérébraux de la vue étant assez voisins chez le singe et chez l’homme.
    Les descriptions qui vont suivre concernent donc la reconnaissance faciale chez le singe.

   

     Six zones ont été identifiées dans les cortex temporaux inférieurs droit et gauche, qui sont spécialisées dans la reconnaissance faciale et qui ne s’activent que lorsque l’objet à identifier est un visage, ou un objet qui peut être pris pour un visage (image, dessin, silhouette). Elles ne s’activent pas lors de la vision d’autres objets.
    On a longtemps cru que certains neurones étaient spécifiques de certains visages, voire de visage familiers. Il n’en n’est rien. Ces centres réagissent exactement de la même façon quelque soit le visage vu : ils en font une analyse dont le résultat est ensuite transmis à la mémoire (via l’hippocampe et le cortex endorhinal voisins situés sous ces centres dans le cerveau émotionnel.
    Ces centres font une analyse progressive des visages, un peu comme une chaîne de montage photographique.
    Des neurones différents des zones médianes et médianes-latérales s’activent lorsque le visage est vu de face, de profil droite ou gauche, et de biais de droite ou de gauche ou s’il regarde vers le bas ou vers le haut.
    Les zones intermédiaires font ensuite une analyse des caractéristiques des visages. Les chercheurs ont défini à priori 50 paramètres caractérisant la forme, les dimensions, les aspects de divers visages. La forme est définie principalement par le squelette sous-jacent; les aspects sont liés à la texture, les couleurs, (teint, yeux, cheveux), les contrastes dûs aux dimensions du nez, des yeux, de la bouche.
    Ils ont définis les visages correspondant à chaque case de la matrice des 25 données de forme et 25 données d’aspect.

    Pour connaitre ensuite la réponse des cellules, ils ont attribué des coefficients de pondération à définir, correspondant aux réponses des neurones à ces 50 paramètres et ils ont expérimenté les réponses (des pics d’activité neuronale), à l’examen de chacun de 2000 visages, (dont on connaissait les 50 caractéristiques), ce qui a permis de calculer ces coefficients de pondération. 

    Ils ont alors montré un 2001ème visage et relevé les signaux neuronaux, à partir desquels ils ont calculé les 50 paramètres de ce visage. Ils correspondaient parfaitement au visage montré, la restitution en image ne permettant pas de faire la différence.
    Cette expérience a montré comment les cellules neuronales identifiaient les visages, même si les paramètres qu’elles utilisaient étaient un peu différents de ceux élaborés par les chercheurs.
    Enfin la zone médiane antérieure rassemble toutes les informations concernant le visage vu : c’est le bout de la chaîne de traitement.
    Ce traitement est effectué sur tout visage connu ou pas; les informations sont ensuite transmises aux zones de la mémoire, qui diront s’il s’agit d’un visage connu et qui.

    Ces mêmes zones n’ont pas réagi lorsque l’on montrait des objets différents de visages.

    L’extrapolation à l’homme de ces essais sur le singe n’est pas évidente : alors que l’homme est capable de reconnaitre des milliers de visages, le singe est très en dessous de cette performance et a besoin d’un long apprentissage pour reconnaitre des visages.
Il y a 30 millions d’années d’évolution entre le macaque et l’homme qui possède environ 16 fois plus de neurones.
    Il semble que le singe ne possède pas la zone se trouvant chez l’homme en zone occipitale, près des centres d’interprétation de la vue et qui reconnait objets, visages et lettres. L’hémisphère droit de l’homme et aussi plus performant quant aux images.
    En fait le singe n’a besoin que de détecter l’orientation des visages, savoir ce que regarde son congénère et interpréter quelques grimaces.
    L’homme a des capacités de reconnaissances beaucoup plus grandes (il peut reconnaître quelqu’un dans une caricature). Il peut en partie interpréter des émotions ou des pensées d’autrui par la vue de son visage.
    Les études sous IRM sont pour le moment trop imprécises pour permettre une étude détaillée et on ne dispose que des observations sur des personnes ayant des maladies cérébrales qui perturbent leur perception des objets et des visages.