La machinerie visuelle à l’intérieur de votre cerveau est-elle la même que dans le mien ?

Jun 18, 2024

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15 août 2023

On a longtemps cru que l’architecture fondamentale de notre cerveau était organisée de la même manière d’une personne à l’autre. Nous avons supposé que le cortex visuel de chacun serait dans une position similaire et occuperait une zone similaire dans le cerveau de chaque personne. Il s’avère que ce n’est pas le cas.

Le professeur Marcello Rosa est chef du programme de neurosciences de Monash BDI et chef du laboratoire Structure, fonction et plasticité du cortex cérébral. Il est co-auteur principal avec le Dr Alex Puckett (Université du Queensland) d'un article explorant l'organisation du cerveau avec un accent particulier sur le cortex visuel.

Le professeur Rosa a déclaré que, étonnamment, on sait peu de choses sur la variabilité du cerveau humain en termes d'organisation fonctionnelle.

« Tous les cerveaux humains possèdent-ils les mêmes zones dans le cortex cérébral – la partie impliquée dans la perception consciente, l'action habile et les processus cognitifs ? Est-ce que ces espaces sont organisés de la même manière chez vous et moi ? » dit le professeur Rosa.

"Dans cette étude, nous avons utilisé les représentations de la rétine dans le cortex visuel - caractéristiques qui peuvent être quantifiées avec précision grâce à l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle - pour mieux comprendre cette question", a-t-il déclaré.

Les chercheurs se sont concentrés sur les deuxième et troisième zones visuelles (également appelées V2 et V3). Ce sont parmi les premières zones visuelles à être cartographiées en détail, il y a plus de cinquante ans. Depuis lors, on les considère comme étant organisés de manière stéréotypée entre les individus.

Représentation schématique du cerveau montrant les zones canoniques du cortex visuel (V) : V1 (jaune) V2 (orange) V3 (bleu) Image : Wikimedia Commons

Un degré inattendu et élevé de variabilité a été observé d’un cerveau à l’autre. La recherche a révélé que la vision « classique » de l’organisation de V2 et V3 ne s’appliquait qu’à un tiers des individus de l’étude, les deux autres tiers montrant des cartographies géométriques plus complexes de la rétine sur le cortex.

Ces travaux soulèvent d'importantes questions sur les mécanismes de développement responsables de la formation de cartes visuelles et indiquent qu'il existe des variations significatives au sein du cerveau d'une population en bonne santé.

"Cela signifie que la façon dont notre cerveau met en place une fonction telle que la vision, que l'on pourrait penser relativement câblée - en fait un modèle évolutif sans grande variation - pourrait être beaucoup plus dépendante de notre interaction précoce avec notre environnement", professeur Rosa. dit.

« Nous avons utilisé les données de la base de données du Human Connectome Project (HCP). L’une des choses remarquables est que tous les participants à cette étude ont été considérés comme ayant une fonction visuelle normale. Vous n’auriez aucune idée que leur parcours visuel était organisé différemment. La fonction visuelle est atteinte malgré tout, mais la cartographie cérébrale qui a eu lieu varie considérablement d'une personne à l'autre », a-t-il déclaré.

Le Dr Elizabeth Zavitz, qui était jusqu'à récemment chef de groupe chez Monash BDI, a travaillé sur l'analyse avec Fernanda Ribeiro, première doctorante auteure (basée à l'Université du Queensland).

« Fernanda a adopté une nouvelle approche de l'analyse, en réutilisant une mesure de similarité courante dans le domaine de l'apprentissage automatique pour effectuer des comparaisons par paires entre les cerveaux des participants. Cela nous a permis de réaliser une analyse groupée et de démontrer qu'il existe plus d'une organisation cérébrale « typique » au sein de l'ensemble de données HCP », a déclaré le Dr Zavitz.

D'un point de vue pratique, la recherche soulève également des questions sur la fiabilité de la prévision de l'emplacement et de l'organisation interne des zones sur la base de « modèles » cérébraux (cartes moyennes, largement utilisées dans la recherche sur le cerveau).

L'auteur principal commun, le Dr Alex Puckett, chercheur à l'Université du Queensland, a déclaré qu'il était de plus en plus courant que les chercheurs définissent l'emplacement des zones visuelles corticales à l'aide d'une approche basée sur un modèle plutôt que de mesures empiriques.