Neuronal processing of facial expressions in the primate superior colliculus
Cette étude identifie deux groupes distincts de neurones dans le colliculus supérieur du primate qui traitent différemment les expressions faciales, l'un montrant une préférence rapide pour la menace et l'autre une préférence tardive pour la peur, clarifiant ainsi des étapes spécifiques dans le circuit sous-cortical de la saillance émotionnelle.
Article original placé dans le domaine public sous CC0 1.0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Pour les primates, un visage est bien plus qu'une simple forme ; c'est un flux rapide d'informations sur le danger, l'intention et la connexion sociale. Pour survivre et prospérer, un animal doit être capable de repérer une menace en une fraction de seconde, souvent avant même d'avoir pleinement traité les détails de ce qu'il voit. Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que le cerveau utilise un raccourci pour cette tâche urgente, contournant les centres de traitement détaillés et lents du cortex pour s'appuyer sur une voie plus rapide et plus ancienne située dans les profondeurs du cerveau. Ce parcours implique une petite structure appelée le colliculus supérieur, qui agit comme une porte d'entrée pour l'attention visuelle, et le connecte à l'amygdale, une région connue pour gérer les émotions. Bien que nous sachions que l'amygdale réagit fortement aux visages effrayés ou en colère, le moment exact et la méthode par laquelle le colliculus supérieur commence à distinguer un rictus menaçant d'un rictus de peur sont restés un mystère.
Pour résoudre cette énigme, des chercheurs ont enregistré l'activité électrique de cellules nerveuses individuelles dans le colliculus supérieur de deux macaques rhesus adultes. Les singes restaient calmes pendant que des images de visages apparaissaient sur un écran, ainsi que des images de mains et d'objets du quotidien. Les chercheurs ont utilisé un ensemble d'images soigneusement équilibré pour s'assurer que la réaction du cerveau était due à l'expression elle-même, et non simplement à des différences de luminosité ou de contraste. Les images comprenaient quatre types d'expressions : une expression de menace, un sourire de peur, un sourire plaisant et un visage neutre. En observant la façon dont les neurones s'activaient dans les millisecondes suivant l'apparition d'une image, l'équipe a pu cartographier précisément quand et comment le cerveau commence à trier ces signaux émotionnels.
L'étude a révélé que le cerveau ne traite pas tous les visages émotionnels de la même manière, ni ne les traite tous en même temps. Au lieu de cela, le colliculus supérieur contient deux groupes distincts de neurones qui agissent comme des sentinelles spécialisées, chacune ayant son propre rythme et sa propre focalisation. Un groupe de cellules réagit très rapidement, environ 60 millisecondes après la perception d'une image. Ces répondeurs rapides sont spécifiquement réglés pour détecter la menace. Lorsqu'un singe voit un visage montrant les dents lors d'une expression de menace, ces neurones s'activent presque immédiatement, signalant qu'un danger est présent. Cette réponse rapide se produit si vite qu'elle aide probablement l'animal à orienter son regard et son corps vers le danger potentiel avant même qu'il ne comprenne pleinement ce qu'il voit.
Un second groupe de neurones opère selon un calendrier différent. Ces cellules ne réagissent pas immédiatement à la menace ; elles attendent environ 150 millisecondes après l'apparition de l'image. Lorsqu'elles s'activent, elles ne répondent pas à l'expression de menace, mais plutôt à l'expression de peur. Ce délai suggère que la reconnaissance de la peur est une étape légèrement plus complexe qui suit l'alarme initiale. Les chercheurs ont découvert que ces deux groupes de neurones sont largement séparés ; les cellules qui crient « menace » tôt sont différentes de celles qui signalent plus tard la « peur ». Cette séparation implique que le cerveau traite ces deux émotions critiques par des canaux différents, même à ce stade très précoce du traitement visuel.
L'étude a également examiné d'où proviennent ces signaux dans le champ visuel. Les neurones qui surveillent la zone située juste à l'extérieur du centre de la vision, connue sous le nom de région parafovéale, ont montré les modèles les plus robustes et les plus cohérents. Ces cellules maintiennent leur capacité à détecter les menaces sur une période plus longue et sont la source principale des signaux de peur ultérieurs. Cela est logique d'un point de vue évolutif : la zone située juste à l'extérieur de notre regard direct est l'endroit où nous sommes les plus susceptibles de repérer un prédateur ou un rival approchant par le côté. Bien que les cellules focalisées sur le centre de la vision montrent également une certaine sensibilité à ces expressions, leurs modèles étaient moins cohérents et variaient davantage d'un individu à l'autre.
En analysant l'activité collective de centaines de ces neurones, les chercheurs ont confirmé que le cerveau peut distinguer avec précision différents visages émotionnels grâce à cette activité précoce. Dans la première fraction de seconde, l'activité cérébrale est la plus efficace pour différencier un visage menaçant d'un visage neutre ou plaisant. Un instant plus tard, l'activité change, devenant la plus apte à distinguer un visage effrayé des autres. Ce décalage temporel signifie que le cerveau ne perçoit pas un « visage effrayant » comme une catégorie unique ; il décompose l'expérience en une détection rapide de la menace suivie d'une reconnaissance légèrement plus lente de la peur.
Ces découvertes constituent la première preuve directe que la capacité à lire les visages émotionnels commence dans le mésencéphale, bien avant que l'information n'atteigne les centres de traitement supérieurs du cortex. Le colliculus supérieur n'est pas simplement une station de relais passive ; il construit activement une chronologie de l'importance émotionnelle. Il signale d'abord le danger immédiat par une poussée d'activité, puis complète par un signal plus nuancé concernant la peur. Ce processus en deux étapes, géré par différents groupes de cellules à des vitesses différentes, offre une nouvelle compréhension de la manière dont les primates, y compris les humains, sont programmés pour naviguer dans un monde rempli d'indices sociaux et émotionnels. Les résultats suggèrent que le fondement de nos interactions sociales complexes repose sur ces circuits neuronaux anciens et rapides qui privilégient la survie et la conscience sociale dès le premier instant où nous voyons un visage.
Noyé(e) sous les articles dans votre domaine ?
Recevez des digests quotidiens des articles les plus récents correspondant à vos mots-clés de recherche — avec des résumés techniques, dans votre langue.