Quand tu espionnes une délicieuse tranche de gâteau, le saut de la vue à la faim peut sembler assez simple. Mais à l’intérieur de votre tête, c’est en fait un orchestre électrisant d’informations passant de neurone en neurone et d’une région du cerveau à l’autre qui vous fait atterrir un morceau de velours rouge humide directement dans votre bouche.
Et bien que nous ayons une idée du fonctionnement des processus neuronaux impliqués dans la façon dont notre cerveau réagit à divers aliments, nous n’avons pas de feuille de route complète et exhaustive de tous les arrêts au stand. Mais grâce à des recherches fortuites, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont découvert un groupe spécial de neurones qui s’allument chaque fois que vous regardez un délice culinaire.
Comme décrit dans un article publié le mois dernier dans la revue Biologie actuelle, ces neurones sont situés dans une zone appelée le flux visuel ventral, une voie neuronale qui transporte les informations du cortex visuel du cerveau au lobe temporal, qui se trouve juste derrière vos oreilles. C’est un lieu curieux pour les neurones sensibles à la nourriture, mais ils peuvent avoir évolué en réponse à la relation de la nourriture avec la culture et le comportement social, Nancy Kanwisherauteur principal de l’article et professeur Walter A. Rosenblith de neurosciences cognitives au MIT, explique à Inverse.
Ce que les chercheurs ont fait — Kanwisher est surtout connue pour son travail dans les années 1990 découvrant la zone du visage fusiforme, une petite région du cortex temporal inférieur qui s’active fortement lorsqu’on lui montre des visages sur tout autre type d’image. Depuis, son laboratoire s’attache à mieux comprendre et caractériser les tenants et les aboutissants de la perception visuelle.
Mais parfois, pour trouver quelque chose dans le cerveau, vous ne le cherchez pas intentionnellement. C’est le tact Kanwisher et Meenakshi Khoslale premier auteur de l’article et boursier postdoctoral dans le laboratoire de Kanwisher, a pris en parcourant le Ensemble de données sur les scènes naturelles (NSD), une énorme collection publique de 10 000 scans fonctionnels du cerveau entier, pour découvrir les secrets du flux visuel ventral.
“Nous n’avions aucune hypothèse spécifique à l’alimentation avant d’explorer cet ensemble de données”, a déclaré Khosla. Inverse. “Nous essayions simplement de voir quels types de sélectivités apparaissaient lorsque nous explorions l’ensemble de données d’une manière axée sur les données.”
Pour ce faire, ils ont utilisé des mathématiques et de l’informatique pour décomposer tous les scans cérébraux en un vaste tableau, en examinant dans quels voxels (la plus petite unité d’une IRM semblable à un pixel 3D de tissu cérébral, dit Kanwisher) les neurones qui ont le plus répondu à des images spécifiques comme une maison, un chiot ou, dans ce cas, de la nourriture. (Dans NSD, les participants ont vu plus de 70 000 scènes naturelles colorées distinctes tirées de la Ensemble de données Microsoft Common Objects in Context.)
Ce qu’ils ont trouvé – Dans le flux visuel ventral, les chercheurs du MIT ont trouvé quatre populations neuronales qui correspondaient à des clusters précédemment identifiés qui réagissent habituellement aux visages, aux lieux, aux corps et aux mots. Mais ensuite, ils ont remarqué un cinquième groupe : les neurones brillant avec enthousiasme chaque fois que des images de nourriture étaient impliquées. Cette découverte curieuse était complètement inattendue et a laissé les chercheurs dans l’incrédulité.
“Quand nous l’avons vu pour la première fois, nous étions comme, ‘Oh, c’est vraiment mignon'”, dit Kanwisher. “[We thought] ces images sont plus colorées, elles sont sur des plaques arrondies, alors peut-être que c’est vraiment la couleur pour laquelle nous voyons une sélectivité [or] la courbure des assiettes ou quelque chose à propos de la texture.
Cependant, en exécutant à nouveau les données au cours des mois suivants, ces neurones semblaient être très réels et très associés uniquement à la nourriture. Les chercheurs ont considéré cette population spécifique à l’alimentation comme le composant alimentaire ventral ou VFC. Il semble s’étendre sur deux amas de neurones situés de part et d’autre de la zone faciale fusiforme que Kanwisher avait précédemment découverte.
“Je pense que nous avons toujours pensé à la nourriture comme une catégorie conceptuelle et non comme strictement visuellement homogène”, explique Khosla. “C’est pourquoi nous étions si intrigués par cela.”
Pour aller au-delà de la NSD et voir si leurs conclusions sont toujours valables pour d’autres images, l’équipe a créé un modèle prédictif avec un peu d’apprentissage automatique. L’IA – agissant comme une sorte de doublure du cerveau humain – a reçu plus d’un million d’images et a répondu fortement à 1 000 de ces images qui étaient toutes de la nourriture (même pour les images en noir et blanc).
Ensuite, il a été montré à l’IA des paires alimentaires et non alimentaires qui partageaient des similitudes en termes de formes, de couleurs et de textures, la seule différence étant la comestibilité. Par exemple, une banane et un croissant de lune, des M&M’s et des boutons, et de manière inquiétante, du poulet frit et des chiots mignons.
“Vous voyez ici, même si ces choses sont appariées visuellement, [AI] prédit une réponse plus élevée à la nourriture qu’au non-alimentaire », explique Kanwisher. « Cela nous permet de faire une sorte d’expérience par procuration sans scanner les sujets. Nous devons valider avec des données réelles, mais c’est une bonne façon de faire une supposition à l’avance. »
Les chercheurs ont également découvert que pour certains sujets basés sur les données du scanner cérébral, le VFC s’allumait fortement avec des images d’aliments préparés comme une tranche de pizza sur des fruits et légumes crus (qui suit probablement les tout-petits et les adultes partout) et des images de plats chauds. aliments colorés par rapport aux aliments froids.
Pourquoi est-ce important – On observe depuis longtemps que la couleur semble être un facteur décisif dans la sélectivité et la perception des aliments, comme le montrent les études portant sur le daltonisme et les aliments. des années 1950ainsi que des études comportementales chez l’adulte, enfantset singes suggérer. Dans ce cadre, nous essayons de déterminer tous les facteurs impliqués dans la perception de la nourriture, les parties du cerveau impliquées dans cet apprentissage, son évolution chez l’homme et si d’autres animaux partagent ces neurones gourmands.
“Mon laboratoire et d’autres ont montré que les sélectivités de visage et de lieu se développent très tôt, comme vous pouvez détecter ces sélectivités chez les nourrissons de six mois”, explique Kanwisher. «Alors maintenant, cela soulève la question de savoir qu’en est-il de la nourriture? Est-ce que cela survient aussi tôt? Une forte possibilité est que ce ne soit pas le cas », car déterminer si quelque chose est comestible est appris, et il y a aussi une composante culturelle.
Et après – Kanwisher et ses collègues espèrent en savoir plus sur la façon dont le VFC se spécialise et nous guide dans ce qu’il faut manger. Mais ils doivent d’abord confirmer directement les preuves de cette région chez des sujets vivants plutôt que de déduire des données et des algorithmes.
“Pour l’instant, nous ne savons pas si [the neural basis for the VFC] existe réellement dans des neurones uniques ou s’il n’y a que quelques groupes ou populations de neurones qui présentent ce comportement de sélection alimentaire », explique Khosla. “C’est une question importante que nous voulons aborder avec de futures études”, que ce soit chez l’homme ou chez le singe.
Et si vous êtes fan de C’est du gâteau ? vous serez ravi d’apprendre que l’équipe du MIT se prépare à étudier ce qui se passe dans votre caboche lorsque vous regardez un un couteau tranche dans une main d’apparence humaine. Parce que cette dissonance de confiserie est certainement un doozy.
