Des chercheurs de l'Université médicale de Caroline du Sud Biologie actuelle que le cerveau utilise des zones visuelles similaires pour l'imagerie mentale et la vision, mais il utilise des zones visuelles de bas niveau moins précisément avec l'imagerie mentale qu'avec la vision.
Ces résultats ajoutent des connaissances sur le terrain en affinant les méthodes pour étudier l'imagerie mentale et la vision. À long terme, il pourrait avoir des applications pour les troubles de santé mentale affectant l'imagerie mentale, tels que le trouble de stress post-traumatique. Un symptôme du SSPT est des rappels visuels intrusifs d'un événement traumatisant. Si la fonction neuronale derrière ces pensées intrusives peut être mieux comprise, de meilleurs traitements pour le SSPT pourraient peut-être être développés.
L'étude a été menée par une équipe de recherche du MUSC dirigée par Thomas P. Naselaris, Ph.D., professeur agrégé au Département de neurosciences. Les résultats de l'équipe Naselaris aident à répondre à une question séculaire sur la relation entre l'imagerie mentale et la vision.
Nous savons que l'imagerie mentale est à certains égards très similaire à la vision, mais elle ne peut pas être exactement identique. Nous voulions savoir précisément en quoi c'était différent. «
Thomas P. Naselaris, Ph.D., professeur agrégé, Département de neurosciences, MUSC
Pour explorer cette question, les chercheurs ont utilisé une forme d'intelligence artificielle connue sous le nom d'apprentissage automatique et de connaissances issues de la vision industrielle, qui utilise des ordinateurs pour visualiser et traiter les images.
« Il y a ce système artificiel semblable à un cerveau, un réseau neuronal, qui synthétise les images », a expliqué Naselaris. « C'est comme un réseau biologique qui synthétise des images. »
L'équipe Naselaris a formé ce réseau pour voir des images et a ensuite pris la prochaine étape pour que l'ordinateur imagine des images. Chaque partie du réseau est comme un groupe de neurones dans le cerveau. Chaque niveau du réseau ou du neurone a une fonction différente dans la vision puis l'imagerie mentale.
Pour tester l'idée que ces réseaux sont similaires à la fonction du cerveau, les chercheurs ont effectué une étude IRM pour voir quelles zones du cerveau sont activées par l'imagerie mentale ou la vision.
À l'intérieur de l'IRM, les participants ont vu des images sur un écran et ont également été invités à imaginer des images à différents points de l'écran. L'imagerie par IRM a permis aux chercheurs de définir quelles parties du cerveau étaient actives ou silencieuses pendant que les participants voyaient une combinaison d'objets animés et inanimés.
Une fois ces zones cérébrales cartographiées, les chercheurs ont comparé les résultats du modèle informatique à la fonction cérébrale humaine.
Ils ont découvert que l'ordinateur et le cerveau humain fonctionnaient de manière similaire. Les zones du cerveau, de la rétine de l'œil au cortex visuel primaire et au-delà, sont toutes deux activées par la vision et l'imagerie mentale. Cependant, dans l'imagerie mentale, l'activation du cerveau de l'œil au cortex visuel est moins précise et, dans un sens, diffuse. Ceci est similaire au réseau neuronal. Avec la vision par ordinateur, les zones de bas niveau qui représentent la rétine et le cortex visuel ont une activation précise. Avec l'imagerie mentale, cette activation précise devient diffuse. Dans les zones cérébrales situées au-delà du cortex visuel, l'activation du cerveau ou du réseau neuronal est similaire pour la vision et l'imagerie mentale. La différence réside dans ce qui se passe dans le cerveau, de la rétine au cortex visuel.
« Lorsque vous imaginez, l'activité cérébrale est moins précise », a déclaré Naselaris. « Il est moins à l'écoute des détails, ce qui signifie que le type de flou et de flou que vous ressentez dans votre imagerie mentale a une base dans l'activité cérébrale. »
Naselaris espère que ces découvertes et développements en neurosciences computationnelles mèneront à une meilleure compréhension des problèmes de santé mentale.
L'état imaginaire onirique et onirique nous aide à distinguer nos moments de veille et de rêve. Chez les personnes atteintes de SSPT, les images invasives d'événements traumatisants peuvent devenir débilitantes et se sentir comme la réalité dans le moment. En comprenant le fonctionnement de l'imagerie mentale, les scientifiques peuvent mieux comprendre les maladies mentales caractérisées par des perturbations de l'imagerie mentale.
« Lorsque les gens ont des images vraiment invasives d'événements traumatisants, comme avec le SSPT, une façon d'y penser est la dérégulation de l'imagerie mentale », a expliqué Naselaris. « Il y a un système dans votre cerveau qui vous empêche de générer des images vraiment vivantes de choses traumatisantes. »
Une meilleure compréhension de la façon dont cela fonctionne dans le SSPT pourrait donner un aperçu d'autres problèmes de santé mentale caractérisés par des perturbations de l'imagerie mentale, comme la schizophrénie.
« C'est à très long terme », a précisé Naselaris.
Pour l'instant, Naselaris se concentre sur le fonctionnement de l'imagerie mentale, et davantage de recherches doivent être effectuées pour aborder le lien avec la santé mentale.
Une limite de l'étude est la capacité de recréer pleinement les images mentales évoquées par les participants pendant l'expérience. Le développement de méthodes pour traduire l'activité cérébrale en images visibles d'images mentales est en cours.
Cette étude a non seulement exploré la base neurologique de l'imagerie vue et imaginée, mais a également ouvert la voie à des recherches sur l'amélioration de l'intelligence artificielle.
« La mesure dans laquelle le cerveau diffère de ce que fait la machine vous donne quelques indices importants sur la façon dont les cerveaux et les machines diffèrent », a déclaré Naselaris. « Idéalement, ils peuvent pointer dans une direction qui pourrait aider à rendre l'apprentissage automatique plus proche du cerveau. »
La source:
Université médicale de Caroline du Sud
Référence de la revue:
Breedlove, J.L., et al. (2020) La rétroaction générative explique les codes d'activité cérébrale distincts pour les images vues et mentales. Biologie actuelle. doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.014.
