Les gestes faciaux des macaques sont plus qu’un simple r\u00e9flexe, r\u00e9v\u00e8le une \u00e9tude<\/p>\n
Les r\u00e9centes avanc\u00e9es dans les interfaces cerveau-ordinateur ont permis d’extraire plus pr\u00e9cis\u00e9ment la parole \u00e0 partir de signaux neuronaux chez les humains, mais le langage n’est qu’un des outils que nous utilisons pour communiquer. \u00ab\u00a0Quand mon jeune neveu demande une glace avant le d\u00eener et que je dis ‘non’, le sens est enti\u00e8rement dict\u00e9 par le fait que le mot soit ponctu\u00e9 d’un sourire narquois ou d’un froncement de sourcils s\u00e9v\u00e8re\u00a0\u00bb, explique Geena Ianni, neuroscientifique \u00e0 l’Universit\u00e9 de Pennsylvanie. C’est pourquoi, \u00e0 l’avenir, elle pense que les proth\u00e8ses neurales destin\u00e9es aux patients victimes d’un AVC ou de paralysie d\u00e9coderont les gestes faciaux \u00e0 partir de signaux c\u00e9r\u00e9braux de la m\u00eame mani\u00e8re qu’elles d\u00e9codent la parole.<\/p>\n
Pour poser les bases de ces futurs d\u00e9codeurs de gestes faciaux, Ianni et ses coll\u00e8gues ont con\u00e7u une exp\u00e9rience pour d\u00e9couvrir comment fonctionne r\u00e9ellement le circuit neural responsable des expressions du visage. \u00ab\u00a0Bien que ces derni\u00e8res ann\u00e9es, les neurosciences aient bien compris comment le cerveau per\u00e7oit les expressions faciales, nous savons relativement peu de choses sur la fa\u00e7on dont elles sont g\u00e9n\u00e9r\u00e9es\u00a0\u00bb, dit Ianni. Et il s’est av\u00e9r\u00e9 qu’une partie \u00e9tonnamment importante de ce que les neuroscientifiques supposaient sur les gestes faciaux \u00e9tait fausse.<\/p>\n
La m\u00e9thode naturelle<\/p>\n
Pendant longtemps, les neuroscientifiques pensaient que les gestes faciaux chez les primates d\u00e9coulaient d’une division nette du travail dans le cerveau. \u00ab\u00a0Des rapports de cas de patients pr\u00e9sentant des l\u00e9sions c\u00e9r\u00e9brales sugg\u00e9raient que certaines r\u00e9gions c\u00e9r\u00e9brales \u00e9taient responsables de certains types d’expressions \u00e9motionnelles tandis que d’autres r\u00e9gions \u00e9taient responsables de mouvements volontaires comme la parole\u00a0\u00bb, explique Ianni. Nous avons d\u00e9velopp\u00e9 une image plus claire de la parole en retra\u00e7ant l’origine de ces mouvements jusqu’au niveau des neurones individuels. Mais nous n’avons pas fait de m\u00eame pour les expressions faciales. Pour combler cette lacune, Ianni et son \u00e9quipe ont con\u00e7u une \u00e9tude utilisant des macaques, des primates sociaux qui partagent la majeure partie de leur musculature faciale complexe avec les humains.<\/p>\n
L’\u00e9tude a commenc\u00e9 par placer les macaques dans un scanner IRMf pour surveiller leur activit\u00e9 c\u00e9r\u00e9brale tout en enregistrant leurs visages avec une cam\u00e9ra haute r\u00e9solution. L’\u00e9quipe a ensuite expos\u00e9 les participants \u00e0 divers stimuli : des vid\u00e9os avec d’autres macaques leur faisant des grimaces, des avatars interactifs ou d’autres macaques vivants. \u00ab\u00a0Cela a suscit\u00e9 des expressions faciales socialement significatives qui font partie du r\u00e9pertoire naturel des sujets\u00a0\u00bb, dit Ianni.<\/p>\n
Sur la base de l’analyse vid\u00e9o, les scientifiques ont identifi\u00e9 trois gestes faciaux sur lesquels ils voulaient se concentrer : le claquement de l\u00e8vres que les macaques utilisent pour signaler la r\u00e9ceptivit\u00e9 ou la soumission ; la grimace de menace qu’ils font lorsqu’ils veulent d\u00e9fier ou chasser un adversaire ; et la mastication, un mouvement volontaire non social. Ensuite, en utilisant les scanners IRMf, l’\u00e9quipe a localis\u00e9 les zones c\u00e9r\u00e9brales cl\u00e9s impliqu\u00e9es dans le d\u00e9clenchement de ces gestes. Et quand cela a \u00e9t\u00e9 fait, Ianni et ses coll\u00e8gues sont all\u00e9s plus loin, litt\u00e9ralement.<\/p>\n
Sous le capot<\/p>\n
\u00ab\u00a0Nous avons cibl\u00e9 ces zones c\u00e9r\u00e9brales avec une pr\u00e9cision sous-millim\u00e9trique pour l’implantation de r\u00e9seaux de micro-\u00e9lectrodes\u00a0\u00bb, explique Ianni. Cela a permis \u00e0 son \u00e9quipe, pour la premi\u00e8re fois, d’enregistrer simultan\u00e9ment l’activit\u00e9 de nombreux neurones r\u00e9partis dans les zones o\u00f9 le cerveau g\u00e9n\u00e8re des gestes faciaux. Les \u00e9lectrodes ont \u00e9t\u00e9 plac\u00e9es dans le cortex moteur primaire, le cortex pr\u00e9moteur ventral, le cortex somatosensoriel primaire et le cortex moteur cingulaire. Une fois en place, l’\u00e9quipe a de nouveau expos\u00e9 les macaques au m\u00eame ensemble de stimuli sociaux, recherchant des signatures neuronales des trois gestes faciaux s\u00e9lectionn\u00e9s. Et c’est l\u00e0 que les choses ont pris une tournure surprenante.<\/p>\n
Les chercheurs s’attendaient \u00e0 voir une division claire des responsabilit\u00e9s, o\u00f9 le cortex cingulaire gouverne les signaux sociaux, tandis que le cortex moteur est sp\u00e9cialis\u00e9 dans la mastication. Au lieu de cela, ils ont constat\u00e9 que chaque r\u00e9gion \u00e9tait impliqu\u00e9e dans chaque type de geste. Que les macaques menacent un rival ou profitent simplement d’une collation, les quatre zones c\u00e9r\u00e9brales s’activaient dans une symphonie coordonn\u00e9e.<\/p>\n
Cela a conduit l’\u00e9quipe d’Ianni \u00e0 se demander comment le cerveau distinguait les gestes sociaux de la mastication, puisque ce n’\u00e9tait apparemment pas une question de localisation du traitement de l’information dans le cerveau. La r\u00e9ponse r\u00e9sidait dans diff\u00e9rents codes neuronaux, diff\u00e9rentes fa\u00e7ons dont les neurones repr\u00e9sentent et transmettent l’information dans le cerveau au fil du temps.<\/p>\n
La hi\u00e9rarchie temporelle<\/p>\n
En analysant la dynamique des populations neuronales, l’\u00e9quipe a identifi\u00e9 une hi\u00e9rarchie temporelle dans le cortex des macaques. Le cortex cingulaire utilisait un code neural statique. \u00ab\u00a0Le terme statique signifie que le sch\u00e9ma d’activation des neurones est persistant \u00e0 la fois sur plusieurs r\u00e9p\u00e9titions du m\u00eame geste facial et dans le temps\u00a0\u00bb, explique Ianni, et maintenaient leur sch\u00e9ma d’activation jusqu’\u00e0 0,8 seconde apr\u00e8s. \u00ab\u00a0Un seul d\u00e9codeur qui apprend ce sch\u00e9ma pourrait \u00eatre utilis\u00e9 \u00e0 tout moment ou pendant n’importe quel essai pour lire l’expression faciale\u00a0\u00bb, dit Ianni.<\/p>\n
Les taux d’activation dans le cortex moteur et somatosensoriel, en revanche, semblaient radicalement diff\u00e9rents. Cela sugg\u00e8re qu’il existe un code neural dynamique d\u00e9fini par des relations de taux d’activation qui changent rapidement parmi les populations neuronales.<\/p>\n
L’\u00e9quipe pense que cela signifie que le cortex cingulaire g\u00e8re le but social et le contexte du geste facial, qui est relativement stable. C’est peut-\u00eatre l\u00e0 que le cerveau int\u00e8gre des indices sensoriels, comme l’apparence de l’expression d’un autre singe, avec son propre \u00e9tat interne pour produire le bon geste facial pour l’occasion.<\/p>\n
Les zones \u00e0 code dynamique mettent en \u0153uvre cette expression en commandant les muscles individuels. \u00ab\u00a0Elles contr\u00f4lent la cin\u00e9matique comme ‘bouger cette l\u00e8vre d’un millim\u00e8tre vers la gauche, maintenant d’un millim\u00e8tre vers la droite'\u00a0\u00bb, explique Ianni. Ces mouvements minuscules constants des muscles sont n\u00e9cessaires car les expressions faciales sont g\u00e9n\u00e9ralement dynamiques : les paupi\u00e8res, les l\u00e8vres, les joues et les oreilles des macaques se contractent et changent constamment de position m\u00eame si l’effet final semble immobile de loin.<\/p>\n
Le voyage commence<\/p>\n
Mais ce n’est que le d\u00e9but d’un long voyage.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Il y a eu des avanc\u00e9es fabuleuses et impressionnantes dans le domaine des dispositifs de communication assist\u00e9e m\u00eame depuis que j’ai commenc\u00e9 ce projet\u00a0\u00bb, dit Ianni, et elle cite comme exemple les proth\u00e8ses neurales d\u00e9velopp\u00e9es par l’\u00e9quipe de Maitreyee Wairagkar couvertes par Ars en 2025. Construire une proth\u00e8se neurale similaire pour d\u00e9coder les gestes faciaux ne se fera probablement pas du jour au lendemain, cependant. Nous sommes encore assez loin de vraiment restaurer la capacit\u00e9 de communiquer par gestes faciaux aux patients qui l’ont perdue.<\/p>\n
L’\u00e9tude d’Ianni est la premi\u00e8re \u00e0 avoir enregistr\u00e9 des neurones produisant des gestes faciaux avec des r\u00e9seaux multi-\u00e9lectrodes. Cela signifie que nous venons tout juste de commencer \u00e0 construire la science de base sur le m\u00e9canisme neural derri\u00e8re la production d’expressions faciales. C’est le point o\u00f9 en \u00e9tait la technologie de d\u00e9codage neural de la parole \u00e0 la fin des ann\u00e9es 1990, et nous ne pouvons toujours pas la rendre suffisamment fiable pour des produits cliniques r\u00e9guliers.<\/p>\n
Pourtant, Ianni reste pleine d’espoir. \u00ab\u00a0J’esp\u00e8re que notre travail contribuera \u00e0 permettre au domaine, ne serait-ce qu’un tout petit peu, de concevoir des communications plus naturalistes et plus riches qui am\u00e9lioreront la vie des patients apr\u00e8s une l\u00e9sion c\u00e9r\u00e9brale\u00a0\u00bb, dit-elle.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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