
Perception des airs du cortex visuel pour correspondre aux objectifs actuels
Les premières zones visuelles du cerveau adaptent leurs représentations du même stimulus visuel en fonction de la tâche que nous essayons d’effectuer. Crédit: RUNGRATSAMEETAWEEMANA LAB / COLUMBIA Engineering
Lorsque vous voyez un sac de carottes à l’épicerie, votre esprit va-t-il aux pommes de terre et aux panais ou aux ailes de buffle et au céleri?
Cela dépend, bien sûr, de faire un ragoût hivernal copieux ou de vous préparer à regarder le Super Bowl.
La plupart des scientifiques conviennent que la catégorisation d’un objet – comme penser à une carotte comme un légume-racine ou une collation de fête – est le travail du cortex préfrontal, la région du cerveau responsable du raisonnement et d’autres fonctions de haut niveau qui rendent nous intelligemment et social. Dans ce récit, les yeux et les régions visuelles du cerveau sont un peu comme une caméra de sécurité collectant des données et les traitant de manière standardisée avant de la faire passer pour analyse.
Cependant, une nouvelle étude dirigée par l’ingénieur biomédical et neuroscientifique Nuttida Rungratsameetaweemana, professeur adjoint à Columbia Engineering, montre que les régions visuelles du cerveau jouent un actif rôle dans le sens de l’information. Surtout, la façon dont elle interprète les informations dépend de ce sur quoi le reste du cerveau travaille.
S’il s’agit du Super Bowl dimanche, le système visuel voit ces carottes sur un plateau de légumes avant que le cortex préfrontal ne sache qu’ils existent.
Publié le 11 avril dans Communications de la naturel’étude fournit certaines des preuves les plus claires que les premiers systèmes sensoriels jouent un rôle dans la prise de décision et qu’ils s’adaptent en temps réel. Il pointe également de nouvelles approches pour la conception de systèmes d’IA qui peuvent s’adapter à des situations nouvelles ou inattendues.
Nous nous sommes assis avec RunGratsameetaweemana pour en savoir plus sur la recherche.
Qu’est-ce qui est passionnant dans cette nouvelle étude?
Nos résultats remettent en question l’opinion traditionnelle selon laquelle les premières zones sensorielles du cerveau sont simplement “à la recherche” ou à “enregistrer” l’entrée visuelle. En fait, le système visuel du cerveau humain remodèle activement la façon dont il représente exactement le même objet en fonction de ce que vous essayez de faire. Même dans les zones visuelles qui sont très proches des informations brutes qui entrent dans les yeux, le cerveau a la flexibilité pour régler son interprétation et ses réponses en fonction de la tâche actuelle. Il nous donne une nouvelle façon de réfléchir à la flexibilité dans le cerveau et ouvre des idées sur la façon de créer des systèmes d’IA plus adaptatifs modélisés après ces stratégies neuronales.
Comment êtes-vous arrivé à cette conclusion surprenante?
La plupart des travaux antérieurs ont examiné comment les gens apprennent les catégories au fil du temps, mais cette étude zoome sur la pièce de flexibilité: comment le cerveau bascule-t-il rapidement entre les différentes façons d’organiser les mêmes informations visuelles?

Nuttida Rungratsameetaweemana, professeur adjoint de génie biomédical. Crédit: RUNGRATSAMEETAWEEMANA LAB / COLUMBIA Engineering
À quoi ressemblaient vos expériences?
Nous avons utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour observer l’activité cérébrale des gens pendant qu’ils mettent des formes dans différentes catégories. La torsion était que les “règles” pour catégoriser les formes ne cessaient de changer. Cela nous a permis de déterminer si le cortex visuel changeait la façon dont il représentait les formes en fonction de la façon dont nous avions défini les catégories.
Nous avons analysé les données à l’aide d’outils d’apprentissage automatique de calcul, y compris des classificateurs multivariés. Ces outils nous permettent d’examiner les modèles d’activation cérébrale en réponse à différentes images de forme et de mesurer la clôture du cerveau de distinction dans différentes catégories. Nous avons vu que le cerveau réagit différemment en fonction des catégories dans lesquelles nos participants trient les formes.
Qu’avez-vous vu dans les données de ces expériences?
Activité dans le système visuel – y compris les cortex visuels primaires et secondaires, qui traitent des données directement des yeux – se sont efforcés de pratiquement toutes les tâches. Ils ont réorganisé leur activité en fonction des règles de décision que les gens utilisaient, ce qui a été démontré par les modèles d’activation du cerveau devenant plus distinctifs lorsqu’une forme était près de la zone grise entre les catégories. Ce sont les formes les plus difficiles à distinguer, donc c’est exactement quand un traitement supplémentaire serait le plus utile.
Nous pouvions en fait voir des modèles neuronaux plus clairs dans les données IRMf dans les cas où les gens ont fait un meilleur travail sur les tâches. Cela suggère que le cortex visuel peut nous aider directement à résoudre les tâches de catégorisation flexibles.
Quelles sont les implications de ces résultats?
La cognition flexible est une caractéristique de la cognition humaine, et même les systèmes d’IA de pointe ont actuellement des difficultés avec des performances de tâches flexibles. Nos résultats peuvent contribuer à la conception de systèmes d’IA qui peuvent mieux s’adapter à de nouvelles situations. Les résultats peuvent également contribuer à comprendre comment la flexibilité cognitive pourrait se décomposer dans des conditions telles que le TDAH ou d’autres troubles cognitifs. C’est également un rappel de la remarquable et efficace de notre cerveau, même aux premiers stades de traitement.
Quelle est la prochaine étape pour cette ligne de recherche?
Nous poussons davantage les neurosciences en étudiant comment le codage flexible fonctionne au niveau des circuits neuronaux. Avec l’IRMf, nous regardions de grandes populations de neurones. Dans une nouvelle étude de suivi, nous étudions les mécanismes de circuit du codage flexible en enregistrant une activité neurologique à l’intérieur du crâne. Cela nous permet de demander comment les neurones individuels et les circuits neuronaux dans le cerveau humain soutiennent un comportement flexible et dirigé par des objectifs.
Nous commençons également à explorer comment ces idées pourraient être utiles pour les systèmes artificiels. Les humains sont vraiment bons pour s’adapter à de nouveaux objectifs, même lorsque les règles changent, mais les systèmes d’IA actuels luttent souvent avec ce type de flexibilité. Nous espérons que ce que nous apprenons du cerveau humain peut nous aider contextes.
Plus d’informations:
Margaret M. Henderson et al, Règles de catégorisation dynamique modifient les représentations dans le cortex visuel humain, Communications de la nature (2025). Doi: 10.1038 / s41467-025-58707-4
Fourni par la Columbia University School of Engineering and Applied Science
Citation: Voir avec objectif: Perception des airs du cortex visuel pour correspondre aux objectifs actuels (2025, 19 avril) récupéré le 19 avril 2025 de
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