Une nouvelle classe de neurones aide à se souvenir des visages familiers

Les scientifiques ont longtemps cherché en vain une classe de cellules cérébrales qui pourraient expliquer le flash de reconnaissance viscéral que nous ressentons lorsque nous voyons un visage très familier, comme celui de nos grands-mères. Mais le « neurone grand-mère » proposé – une cellule unique au carrefour de la perception sensorielle et de la mémoire, capable de donner la priorité à un visage important sur la racaille – est resté insaisissable.

Aujourd’hui, de nouvelles recherches révèlent une classe de neurones dans la région du pôle temporal du cerveau qui relie la perception du visage à la mémoire à long terme. Ce n’est pas tout à fait le neurone apocryphe de la grand-mère – plutôt qu’une seule cellule, c’est une population de cellules qui se souvient collectivement du visage de grand-mère. Les résultats, publiés dans Science, sont les premiers à expliquer comment le cerveau inculque les visages des êtres chers.

« Quand je commençais dans les neurosciences, si vous vouliez ridiculiser l’argument de quelqu’un, vous le rejetiez comme « juste un autre neurone de grand-mère », une hypothèse qui ne pouvait pas exister », explique Winrich Freiwald, directeur du Laboratoire des systèmes neuronaux de Rockefeller.

« Maintenant, dans un coin obscur et peu étudié du cerveau, nous avons trouvé la chose la plus proche d’un neurone de grand-mère : des cellules capables de lier la perception du visage à la mémoire. »

Ai-je déjà vu ce visage ?

L’idée d’un neurone de grand-mère est apparue pour la première fois dans les années 1960 en tant que cellule cérébrale théorique qui coderait à elle seule un concept spécifique et complexe. Un neurone pour le souvenir de sa grand-mère, un autre pour se souvenir de sa mère, etc. Au fond, la notion d’un rapport un à un entre les cellules du cerveau et les objets ou les concepts était une tentative d’aborder le mystère de la façon dont le cerveau combine ce que nous voyons avec nos souvenirs à long terme.

Les scientifiques ont depuis découvert de nombreux neurones sensoriels spécialisés dans le traitement des informations faciales, et autant de cellules mémoire dédiées au stockage des données de rencontres personnelles. Mais un neurone de grand-mère – ou même une cellule hybride capable de relier la vision à la mémoire – n’a jamais émergé. « On s’attend à ce que nous ayons réussi à le faire maintenant », dit Freiwald. « Loin de là! Nous ne savions pas clairement où et comment le cerveau traite les visages familiers. »

Auparavant, Freiwald et ses collègues ont découvert qu’une petite zone dans la région du pôle temporal du cerveau peut être impliquée dans la reconnaissance faciale. L’équipe a donc utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle comme guide pour zoomer sur les régions TP de deux singes rhésus, et a enregistré les signaux électriques des neurones TP alors que les macaques regardaient des images de visages familiers (qu’ils avaient vus en personne) et inconnus. des visages qu’ils n’avaient vus que virtuellement, sur un écran.

L’équipe a découvert que les neurones de la région TP étaient très sélectifs, répondant plus fortement aux visages que les sujets avaient déjà vus qu’aux visages inconnus. Et les neurones étaient rapides, faisant la distinction entre les visages connus et inconnus immédiatement après le traitement de l’image.

Fait intéressant, ces cellules ont répondu trois fois plus fortement aux visages familiers qu’aux visages inconnus, même si les sujets avaient en fait vu les visages inconnus plusieurs fois virtuellement, sur des écrans. « Cela peut indiquer l’importance de connaître quelqu’un en personne », explique la neuroscientifique Sofia Landi, premier auteur de l’article. « Étant donné la tendance actuelle à devenir virtuel, il est important de noter que les visages que nous avons vus sur un écran peuvent ne pas évoquer la même activité neuronale que les visages que nous rencontrons en personne. »

Une tapisserie de grands-mères

Les résultats constituent la première preuve d’une cellule cérébrale hybride, un peu comme le neurone légendaire de la grand-mère. Les cellules de la région TP se comportent comme des cellules sensorielles, avec des réponses fiables et rapides aux stimuli visuels. Mais ils agissent également comme des cellules de mémoire qui ne répondent qu’aux stimuli que le cerveau a déjà vus – dans ce cas, des individus familiers – reflétant un changement dans le cerveau à la suite de rencontres passées. «Ce sont ces cellules très visuelles et très sensorielles, mais comme des cellules mémoire», explique Freiwald. « Nous avons découvert une connexion entre les domaines sensoriel et mémoriel. »

Mais les cellules ne sont pas, à proprement parler, des neurones de grand-mère. Au lieu d’une cellule codant pour un seul visage familier, les cellules de la région TP semblent fonctionner de concert, en tant que collectif.

« C’est une » zone du visage de grand-mère « du cerveau », explique Freiwald.

La découverte de la région TP au cœur de la reconnaissance faciale signifie que les chercheurs pourront bientôt commencer à étudier comment ces cellules encodent les visages familiers. « Nous pouvons maintenant nous demander comment cette région est connectée aux autres parties du cerveau et ce qui se passe lorsqu’un nouveau visage apparaît », demande Freiwald. « Et bien sûr, nous pouvons commencer à explorer comment cela fonctionne dans le cerveau humain. »

À l’avenir, les résultats pourraient également avoir des implications cliniques pour les personnes souffrant de prosopagnosie ou de cécité, une maladie socialement isolante qui affecte environ un pour cent de la population. « Les personnes aveugles souffrent souvent de dépression. Cela peut être débilitant, car dans le pire des cas, ils ne peuvent même pas reconnaître les proches », dit Freiwald.

« Cette découverte pourrait un jour nous aider à concevoir des stratégies pour les aider. »

Référence: Landi SM, Viswanathan P, Serene S, Freiwald WA. Un lien rapide entre perception du visage et mémoire dans le pôle temporel. La science. 2021. doi: 10.1126/science.abi6671

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