Des chercheurs du MIT ont découvert des régions du cortex visuel du nourrisson qui montrent de fortes préférences pour les visages, les corps ou les scènes, tout comme chez les adultes. Crédit : MIT News, avec des images reproduites avec l’aimable autorisation des chercheurs et d’iStockphoto
Une étude suggère que cette zone du cortex visuel apparaît beaucoup plus tôt dans le développement qu’on ne le pensait auparavant.
Dans le cortex visuel du cerveau adulte, une petite région est spécialisée pour répondre aux visages, tandis que les régions voisines montrent de fortes préférences pour les corps ou pour des scènes telles que des paysages.
Les neuroscientifiques ont longtemps émis l’hypothèse qu’il fallait de nombreuses années d’expérience visuelle pour que ces domaines se développent chez les enfants. Cependant, une nouvelle AVEC L’étude suggère que ces régions se forment beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant. Dans une étude sur des bébés âgés de deux à neuf mois, les chercheurs ont identifié des zones du cortex visuel du nourrisson qui montrent déjà de fortes préférences pour les visages, les corps ou les scènes, tout comme chez les adultes.
“Ces données améliorent notre image du développement, en faisant en sorte que le cerveau des bébés ressemble davantage à celui des adultes, de plus de façons et plus tôt que nous ne le pensions”, explique Rebecca Saxe, professeur John W. Jarve de sciences du cerveau et de la cognition, membre du MIT McGovern Institute for Brain Research, et l’auteur principal de la nouvelle étude.
À l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les chercheurs ont collecté des données utilisables sur plus de 50 nourrissons, un nombre bien plus élevé que n’importe quel laboratoire de recherche n’a pu numériser auparavant. Cela leur a permis d’examiner le cortex visuel du nourrisson d’une manière qui n’avait pas été possible jusqu’à présent.
« C’est un résultat qui obligera beaucoup de gens à vraiment se débattre avec leur compréhension du cerveau du nourrisson, le point de départ du développement et le développement lui-même », déclare Heather Kosakowski, étudiante diplômée du MIT et auteure principale du étude publiée le 15 novembre 2021 dans Biologie actuelle.
Des régions distinctives
Il y a plus de 20 ans, Nancy Kanwisher, professeure Walter A. Rosenblith de neurosciences cognitives au MIT, a utilisé l’IRMf pour découvrir la zone fusiforme du visage : une petite région du cortex visuel qui répond beaucoup plus fortement aux visages que tout autre type de visuel. saisir.
Depuis lors, Kanwisher et ses collègues ont également identifié des parties du cortex visuel qui répondent aux corps (la zone corporelle extrastriée, ou EBA) et aux scènes (la zone parahippocampique, ou PPA).
« Il existe cet ensemble de régions fonctionnellement très distinctes qui sont présentes plus ou moins au même endroit chez à peu près tous les adultes », explique Kanwisher, qui est également membre du Center for Brains, Minds, and Machines du MIT et auteur de la nouvelle étude. « Cela soulève toutes ces questions sur le développement de ces régions. Comment y arrivent-ils et comment construisez-vous un cerveau qui a une structure si similaire chez chaque personne ? »
Après être entrés dans le scanner spécialisé, avec un parent, les bébés ont regardé des vidéos qui montraient des visages, des parties du corps telles que des coups de pied ou des mains agitées, des objets tels que des jouets ou des scènes naturelles telles que des montagnes. Cette figure montre des exemples d’images utilisées dans l’étude. Crédit : Avec l’aimable autorisation des chercheurs
Une façon d’essayer de répondre à ces questions est d’étudier quand ces régions hautement sélectives se développent pour la première fois dans le cerveau. Une hypothèse de longue date est qu’il faut plusieurs années d’expérience visuelle pour que ces régions deviennent progressivement sélectives pour leurs cibles spécifiques. Les scientifiques qui étudient le cortex visuel ont trouvé des schémas de sélectivité similaires chez des enfants aussi jeunes que 4 ou 5 ans, mais il y a eu peu d’études sur des enfants plus jeunes que cela.
En 2017, Saxe et l’un de ses étudiants diplômés, Ben Deen, ont signalé la première utilisation réussie de l’IRMf pour étudier le cerveau de nourrissons éveillés. Cette étude, qui comprenait des données sur neuf bébés, a suggéré que, bien que les nourrissons aient des zones qui répondent aux visages et aux scènes, ces régions n’étaient pas encore très sélectives. Par exemple, la zone du visage fusiforme n’a pas montré de forte préférence pour les visages humains par rapport à tout autre type d’entrée, y compris les corps humains ou les visages d’autres animaux.
Cependant, cette étude était limitée par le petit nombre de sujets, ainsi que par sa dépendance à l’égard d’une bobine d’IRMf que les chercheurs avaient développée spécialement pour les bébés, qui n’offrait pas une imagerie aussi haute résolution que les bobines utilisées pour les adultes.
“C’est un résultat qui va obliger beaucoup de gens à vraiment se débattre avec leur compréhension du cerveau du nourrisson, le point de départ du développement et le développement lui-même”, déclare Heather Kosakowski, sur la photo, étudiante diplômée du MIT et auteure principale. de l’étude. Crédit : Kris Brewer
Pour la nouvelle étude, les chercheurs voulaient essayer d’obtenir de meilleures données, à partir de plus de bébés. Ils ont construit un nouveau scanner plus confortable pour les bébés et aussi plus puissant, avec une résolution similaire à celle des scanners IRMf utilisés pour étudier le cerveau des adultes.
Après être entrés dans le scanner spécialisé, avec un parent, les bébés ont regardé des vidéos qui montraient des visages, des parties du corps telles que des coups de pied ou des mains agitées, des objets tels que des jouets ou des scènes naturelles telles que des montagnes.
Les chercheurs ont recruté près de 90 bébés pour l’étude, collecté des données d’IRMf utilisables sur 52, dont la moitié ont contribué à des données à plus haute résolution collectées à l’aide de la nouvelle bobine. Leur analyse a révélé que des régions spécifiques du cortex visuel du nourrisson présentent des réponses très sélectives aux visages, aux parties du corps et aux scènes naturelles, aux mêmes endroits où ces réponses sont observées dans le cerveau adulte. La sélectivité pour les scènes naturelles, cependant, n’était pas aussi forte que pour les visages ou les parties du corps.
Le cerveau du nourrisson
Les résultats suggèrent que la conception des scientifiques sur la façon dont le cerveau du nourrisson se développe pourrait devoir être révisée pour tenir compte de l’observation selon laquelle ces régions spécialisées commencent à ressembler à celles des adultes plus tôt que prévu.
“Ce qui est si excitant à propos de ces données, c’est qu’elles révolutionnent la façon dont nous comprenons le cerveau du nourrisson”, explique Kosakowski. «De nombreuses théories ont vu le jour dans le domaine des neurosciences visuelles pour tenir compte de l’idée qu’il faut des années de développement pour que ces régions spécialisées émergent. Et ce que nous disons, c’est en fait, non, vous n’avez vraiment besoin que de quelques mois.
Parce que leurs données sur la zone du cerveau qui réagit aux scènes n’étaient pas aussi solides que pour les autres endroits qu’ils ont examinés, les chercheurs prévoient maintenant de poursuivre des études supplémentaires de cette région, cette fois en montrant des images de bébés sur un écran beaucoup plus grand qui imiter plus étroitement l’expérience d’être dans une scène. Pour cette étude, ils prévoient d’utiliser la spectroscopie proche infrarouge (NIRS), une technique d’imagerie non invasive qui ne nécessite pas que le participant soit à l’intérieur d’un scanner.
“Cela nous permettra de nous demander si les jeunes bébés ont des réponses robustes aux scènes visuelles que nous avons sous-estimées dans cette étude en raison des contraintes visuelles de la configuration expérimentale du scanner”, explique Saxe.
Les chercheurs analysent maintenant davantage les données qu’ils ont recueillies pour cette étude dans l’espoir d’en savoir plus sur la façon dont le développement de la zone fusiforme du visage progresse des plus jeunes bébés qu’ils ont étudiés aux plus vieux. Ils espèrent également réaliser de nouvelles expériences examinant d’autres aspects de la cognition, notamment la façon dont le cerveau des bébés réagit au langage et à la musique.
Référence : « Réponses sélectives aux visages, scènes et corps dans la voie visuelle ventrale des nourrissons » par Heather L. Kosakowski, Michael A. Cohen, Atsushi Takahashi, Boris Keil, Nancy Kanwisher et Rebecca Saxe, 15 novembre 2021, Biologie actuelle.
DOI : 10.1016/j.cub.2021.10.064
La recherche a été financée par la National Science Foundation, les National Institutes of Health, le McGovern Institute et le Center for Brains, Minds, and Machines.
