Lorsque nous voyons une brosse à dents, une voiture, un arbre ou n'importe quel objet courant, notre cerveau l'associe automatiquement à d’autres objets ou situations ce qui permet de créer un contexte d’utilisation et, dans le cas d’objets utiles de mieux les définir en fonction de nos usages et de nos attentes. Cette équipe de l’Université Johns Hopkins (Baltimore) décrypte ce mécanisme cérébral qui corrèle automatiquement les objets dans notre esprit. En utilisant l'apprentissage automatique et l'imagerie cérébrale, les chercheurs ont mesuré l'étendue de ce phénomène de « co-occurrence » et identifié la zone cérébrale impliquée. Ces travaux, publiés dans la revue dans Nature Communications, vont permettre de progresser dans le traitement des troubles de la mémoire de travail notamment.
« Quand nous voyons un réfrigérateur, nous pensons que nous ne regardons qu'un réfrigérateur, mais notre esprit « évoque » également de nombreux ustensiles de la cuisine et les aliments contenus dans le réfrigérateur « , explique l'auteur correspondant, Mick Bonner, chercheur en science cognitive à l'Université Johns Hopkins.
Décrypter le phénomène de co-occurrence dans le cerveau
L’étude est menée en 2 phases.
- Les chercheurs ont utilisé une base de données contenant des milliers de photos panoramiques d’objets étiquetés. Il y avait des images de scènes de vie à la maison, de la vie urbaine, de la nature, d’objets etc… Pour quantifier les co-occurrences d'objets, ou la fréquence à laquelle certains objets apparaissaient associés avec d'autres, les chercheurs ont développé un modèle statistique et un algorithme permettant d’estimer la probabilité de voir un stylo si l’on voit un clavier, ou de voir un objet x lorsqu’on voit un objet y.
- Une fois ces associations contextuelles quantifiées, les chercheurs ont cartographié à l’imagerie la du cerveau qui gère les liens : alors que leur activité cérébrale était suivie par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les participants visionnaient des images d'objets individuels et les chercheurs identifiaient les signaux de co-occurrence. Ils identifient ainsi une zone spécifique du cortex visuel couramment associée au traitement des scènes spatiales.
Cette région du cerveau impliquée depuis longtemps dans le traitement de l'environnement spatial code également les données de co-occurrence.
Cette étude contribue à expliquer pourquoi nous sommes en général plus lents à reconnaître les objets hors contexte. Les conclusions permettent d’avancer dans la compréhension de cette fonction d’association entre les objets de notre environnement visuel, sous-jacente et essentielle au bon fonctionnement quotidien, à la mémoire de travail et à l’autonomie.
Source: Nature Communications 2 July 2021 DOI: 10.1038/s41467-021-24368-2 Object representations in the human brain reflect the co-occurrence statistics of vision and language
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