Une nouvelle étude révèle que le signal visuel sous-jacent à la reconnaissance d'objets humains est mis en œuvre de la même manière dans le cerveau des rats.
Nouvelles approches de l'étude de la vision à la fois du point de vue neurobiologique et en vue du développement technologique des systèmes de vision artificielle: c'est le résultat clé du projet de recherche mené par l'École internationale d'études avancées (SISSA) de Trieste en collaboration avec l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) à Rovereto et publié dans la revue scientifique eLife.
Plus précisément, le une étude montre pour la première fois que le traitement progressif du signal visuel sous-jacent à la reconnaissance d'objets humains est mis en œuvre de manière similaire dans le cerveau du rat, élargissant ainsi l'éventail des techniques expérimentales (de la génétique à la biologie moléculaire et à l'électrophysiologie) applicables à l'étude de la vision.
« Les humains peuvent reconnaître un visage ou un objet en quelques dizaines de millisecondes, malgré le fait qu'ils peuvent apparaître sur notre rétine d'une infinité de façons, en raison des variations de luminosité, de taille, d'orientation et de position dans le champ visuel. explique Davide Zoccolan, directeur du laboratoire de neurosciences visuelles SISSA et responsable du projet de recherche. "Cette capacité, connue sous le nom de reconnaissance visuelle invariante d'objets, est l'une des propriétés fondamentales de la vision de haut niveau et est due au traitement progressif du signal visuel à travers une séquence spécifique d'aires visuelles corticales."
Dans l'étude, Zoccolan dit avoir démontré l'existence d'un mécanisme de traitement similaire chez les rongeurs, ce qui ouvre la possibilité d'étudier les circuits neuronaux sous-jacents à l'aide d'un large éventail de techniques expérimentales : moléculaires, génétiques, électrophysiologiques, etc., déjà utilisées. chez ces animaux.
Son laboratoire avait déjà montré dans une série d'études comportementales que les rongeurs sont capables d'effectuer des tâches de reconnaissance visuelle d'objets de haut niveau.
"Dans cette nouvelle étude, nous avons enregistré l'activité de centaines de neurones appartenant à quatre zones corticales visuelles différentes, du cortex visuel primaire à la zone visuelle la plus profonde du cortex temporal, au cours d'une séquence précise de stimuli visuels", explique Zoccolan. « Ces stimuli consistaient en une séquence de 380 images obtenues en présentant 10 objets différents de 38 manières différentes, avec des variations de luminosité, d'orientation ou de taille. Les objets ont été choisis afin de couvrir un large éventail de propriétés visuelles. Certains d'entre eux étaient des reproductions numériques d'objets réels, comme un visage ou un téléphone, tandis que d'autres étaient des objets abstraits utilisés dans des études comportementales antérieures. Chaque image a été présentée pendant 250 millisecondes, plus que suffisant pour la reconnaissance visuelle d'un objet.
Les signaux enregistrés sont complexes et difficiles à analyser, c'est pourquoi la collaboration avec Stefano Panzeri, directeur du laboratoire de calcul neuronal ITT à Rovereto et l'un des principaux experts dans le développement d'algorithmes pour comprendre le code neuronal à l'aide de la théorie de l'information, était essentielle. et l'apprentissage automatique.
"Nous avons observé que, lorsque nous nous déplaçons du cortex visuel primaire vers la zone la plus profonde du cortex temporal, les informations concernant la lumière et le contraste sont perdues, tandis que le signal devient de plus en plus invariant pour les transformations d'objets uniques et de plus en plus discriminant de l'identité des objets, dans de la même manière que chez les primates », a conclu Zoccolan. "C'est une découverte significative - comme le montre l'article commenté publié par la revue eLife parallèlement à nos travaux - qui ouvre de nouvelles voies pour l'étude de la vision de haut niveau et de son développement, comme pour l'évolution des systèmes de vision artificielle."
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