Recherche sur la reconnaissance faciale

Publié par Redbran le 13/06/2017 à 00:00
Source: CORDIS-Europa
Des images de visages humains reconstituées de façon précise en surveillant l'activité des cellules cérébrales de singes.

En observant l'activité de régions spécifiques de leurs cerveaux, des chercheurs ont réussi à reproduire précisément des visages vus par des macaques. Les scientifiques ont présenté des photographies de visages humains à des macaques et ont ensuite analysé la réponse d'environ 200 cellules situées dans des régions appelées "système de groupe de reconnaissance faciale du macaque (Le mot macaque vient du portugais macaco, qui signifie « singe », ce mot provenant lui-même d'un mot bantou à l'époque de la colonisation de la...)", utilisant ces signaux pour reconstituer les visages montrés sur les photos.

En utilisant l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ; elle se...) par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système...) magnétique fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument....) (IRMf) et des enregistrements électrophysiologiques, des chercheurs se sont appliqués à exploiter les réponses de certaines cellules afin de construire un modèle explicite des cellules de reconnaissance faciale comme moyen de décoder une représentation réaliste et arbitraire d'un visage. Ils ont également cherché à savoir s'ils étaient en mesure d'anticiper la décharge des cellules en réponse à la présentation d'une image de visage.

L'une des étapes initiales de l'étude a consisté à déterminer comment les cellules cérébrales du cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) visuel supérieur interprètent des images reconnaissables. Des travaux conduits par le professeur Doris Tsao et ses collègues du California Institue of Technology (Caltech) ont utilisé l'IRMf pour identifier des groupes de cellules spécialisées qui sont actives chez les personnes à qui l'on montre des représentations de visage. Ces neurones, que l'équipe a appelés "cellules de reconnaissance faciale" sont situés dans les six régions du cortex temporal inférieur. Ils ont appelé ces zones "groupes de reconnaissance faciale".

En utilisant l'IRMf, les chercheurs ont d'abord localisé six groupes de ce type sur deux singes, en leur présentant un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de stimulations contenant des représentations de visages et d'autres objets. Certains groupes ont ensuite fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) d'enregistrements électrophysiologiques. Pour interpréter leur activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.), l'équipe a déterminé 50 dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) différentes permettant de définir un visage reconnaissable en utilisant des paramètres tels que la distance entre les yeux, la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) du front, ainsi que des caractéristiques non liées à la forme du visage, comme la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.).

L'équipe a ensuite montré aux animaux les photos de 2 000 visages et surveillé l'activité provoquée dans 205 neurones situés dans les groupes de reconnaissance faciale. Le magazine "Cell" a publié les résultats dans un article, intitulé "The Code for Facial Identity in the Primate (Les primates (du latin primas, atis signifiant « celui qui occupe la première place ») constituent un ordre au sein des mammifères placentaires. Ce clade...) Brain". Faisant état des résultats, l'article du magazine "New Scientist" cite le professeur Tsao: "Nous avons déchiffré le code utilisé par le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps,...) pour la reconnaissance faciale."

Le professeur Tsao explique que même s'il existe une infinité de visages, ceux-ci peuvent être décrits en n'utilisant que 50 paramètres. "C'est comme avec des images générées par ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des...), sauf qu'il s'agit de nos cerveaux." La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) suggère que les différentes caractéristiques d'un visage sont codées par environ 200 neurones. Mais lorsqu'elles sont combinées, les informations communiquées par chacune de ces cellules nerveuses permettent au macaque de construire une image claire du visage d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).). En utilisant un algorithme, les chercheurs ont pu recréer les visages que les singes avaient vus sur les photos. Placées en vis-à-vis, les images initiales et leurs reconstructions se sont avérées presque identiques. Il suffit de 106 cellules dans un groupe et de 99 cellules situées dans un autre groupe pour reconstituer un visage de façon précise.

"Cela nous a paru complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...) incroyable: nous avions toujours pensé que les cellules de reconnaissance faciale étaient plus complexes. Mais il s'avère que chaque cellule de reconnaissance faciale se contente de mesurer une distance sur un axe unique de l'espace du visage, et qu'elle ne voit pas les autres caractéristiques", aurait déclaré le professeur Tsao à la BBC. La proche parenté entre les primates laisse supposer que le cerveau humain pourrait utiliser un mécanisme similaire. L'auteur principal de l'article, Steve Le Chang, suggère que ces résultats pourraient indiquer que d'autres objets peuvent être codés de façon similaire en utilisant des systèmes simples de coordonnées.

Pour plus d'information voir:
- The Code for Facial Identity in the Primate Brain
- Photos of humain faces reassembled from monkeys' brain signals
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