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Voyez-vous un visage dans cette prise électrique? (michaeljmc, iStockPhoto)

Ci-dessus: Voyez-vous un visage dans cette prise électrique? (michaeljmc, iStockPhoto)

Les STIM en contexte

La reconnaissance faciale et le cerveau

Sarah McCrackin

Résumé

Apprenez comment votre cerveau reconnaît les visages et pourquoi vous en voyez parfois là où il n’y en a pas!

Félicitations! Vous reconnaissez les visages comme un expert. Pas étonnant, vous faites appel à la reconnaissance faciale depuis votre naissance. 

Les visages comptent parmi les objets les plus familiers que nous voyons. Plus vous regardez un objet donné, plus vous approfondissez votre expérience visuelle avec cet objet. En fait, notre aptitude pour la reconnaissance faciale est si grande que notre cerveau voit des visages même lorsqu’il ne devrait pas en voir. Voilà pourquoi vous avez parfois l’impression qu’une prise électrique fronce les sourcils, qu’une voiture a l’air contente ou qu’il y a des visages sur la surface de Mars. 

La grille avant d’une Austin-Healey Sprite AN5
La grille avant d’une Austin-Healey Sprite AN5 (Source: Berthold Werner [CC BY-SA] via Wikimedia Commons).

 

Ce sont des exemples de paréidolie, un phénomène qui nous fait voir des motifs ou des objets là où il n’y en a pas. Lorsque la paréidolie implique la perception de visages, le fonctionnement du cerveau humain s’avère souvent une source d’explication.

Le savais-tu? 

En 2004, un client eBay a dépensé 28 000 $ US pour un sandwich au fromage fondant qui semblait représenter le visage de la vierge Marie!

Comment votre cerveau analyse-t-il ce qu’il voit?

En matière de perception visuelle, votre cerveau doit se fier entièrement à l’information fournie par vos yeux. Pourtant, la communication entre les yeux et le cerveau demeure assez complexe. Tout d’abord, la lumière entre dans vos yeux et atteint une surface sensible à la lumière située au fond. Cette surface s’appelle la rétine. La rétine saisit une image de ce que vous regardez à l’aide de cellules photoréceptrices.

Cependant, l’image vue par votre cerveau est renversée! Votre œil est convexe, c’est-à-dire qu’il est courbé vers l’extérieur. Lorsque la lumière frappe un objet convexe, elle est réfractée. L’image est ainsi renversée. L’œil est également doté d’un point aveugle (parfois appelée tache aveugle). Celle-ci correspond à l’endroit où le nerf optique (qui est branché au cerveau) s’attache à la rétine. On n’y trouve aucune cellule photoréceptrice.

Pourtant, vous ne voyez pas le monde à l’envers ou un trou au milieu de votre champ de vision. Sachant que les images qu’il reçoit sont toujours à l’envers, votre cerveau les retourne automatiquement. De plus, lorsque la lumière frappe la tache aveugle dans un œil, votre cerveau se sert de l’information fournie par l’autre œil pour remplir le trou. 

Autrement dit, ce que vous voyez ne correspond pas toujours à l’information brute que vos yeux communiquent à votre cerveau. Votre cerveau interprète continuellement l’information qu’il reçoit, afin de vous transmettre l’image la plus juste possible. Parfois, il se trompe.
 

Test du point aveugle
Teste ton point aveugle avec cet outil de Parlons sciences

 

Voir des visages là où il n’y en a pas

Votre cerveau perçoit la plupart des objets que vous voyez, comme des voitures ou des maisons, à l’aide du complexe occipital latéral. Cette zone du cerveau est située sur la partie extérieure du lobe occipital. Quant au lobe occipital, il se situe à l’arrière de la tête. 

Cependant, il semblerait qu’une autre région tout entière du cerveau soit consacrée à la reconnaissance faciale. Cette région s’appelle l’aire fusiforme des visages. En fait, il existe un réseau complet d’aires cérébrales impliquées dans la perception des visages, mais nous allons nous concentrer sur l’aire fusiforme des visages.

 

Emplacement de l’aire fusiforme des visages et du complexe occipital latéral
Emplacement de l’aire fusiforme des visages et du complexe occipital latéral (© 2020 Parlons sciences en utilisant une image de VectorMine via iStockphoto).

 

Le complexe occipital latéral et l’aire fusiforme des visages sont très proches l’un de l’autre. Cependant, ils traitent l’information de façons très différentes. Le complexe occipital latéral analyse les différentes parties d’un objet (traitement par parties). L’aire fusiforme des visages analyse l’objet dans son ensemble (traitement holistique). Pour comprendre la différence entre ces deux manières de traiter l’information, regardez cette célèbre peinture de Giuseppe Arcimboldo. 

Visage fait de fruits
Voyez-vous un visage ou un arrangement de fruits? (Source: Giuseppe Arcimboldo [Public domain] via Wikimedia Commons).

Voyez-vous un visage ou un arrangement de fruits et légumes? Lorsque votre cerveau traite l’image par parties, vous voyez des fruits et légumes individuels. Ainsi, le complexe occipital latéral analyse les objets, y compris les visages, une partie à la fois. 

Par contre, lorsque vous regardez la peinture dans son ensemble (de manière holistique), vous voyez que les fruits et les légumes représentent un visage. Ainsi, l’aire fusiforme des visages analyse la relation entre les différents éléments qui constituent un visage. 

En regardant la peinture, vous voyez que la poire est le nez et que le champignon est l’oreille, car ils occupent la même position sur un visage. Pour faire ce constat, vous devez comparer la poire et le champignon l’un avec l’autre, ainsi qu’avec tous les autres fruits et légumes qui composent le visage. La capacité de saisir ces relations spatiales nous permet d’identifier des personnes simplement en regardant leur visage.  

Le cerveau spécialisé

En fait, la désignation « aire fusiforme des visages » est un peu trompeuse. Même si elle sert principalement à traiter des visages, cette zone du cerveau effectue aussi d’autres tâches. Plus tôt, je vous ai dit que vous maîtrisez la reconnaissance faciale. En fait, l’aire fusiforme des visages traite tout objet dont vous maîtrisez l’analyse visuelle. 

Dans une étude, des chercheurs ont utilisé un appareil d’IRMf pour voir ce qui se passe dans le cerveau lorsque les gens regardent des photos d’oiseaux et de voitures. On a constaté que les amateurs d’ornithologie se servent davantage de l’aire fusiforme des visages lorsqu’ils regardent des photos d’oiseaux. En général, les participants à l’étude ont analysé les photos de voitures à l’aide du complexe occipital latéral. Cependant, l’aire fusiforme des visages a joué un rôle plus important chez les experts de l’automobile. 

Un groupe de chercheurs a même réussi à enseigner l’analyse visuelle de créatures inventées appelées « greebles ». À mesure que leur capacité à identifier les greebles augmentait, les participants et participantes ont commencé à les analyser à l’aide de l’aire fusiforme des visages. 

 

Trois des greebles
Trois des greebles (Source: Scott Yu, I. Gauthier, I., M.J. Tarr [GFDL 1.3] via Wikimedia Commons).

 

Pourquoi les gens se servent-ils davantage de l’aire fusiforme des visages lorsqu’ils regardent un objet qui leur est plus familier? D’après les scientifiques, cette zone du cerveau est probablement bien adaptée à faire des distinctions entre des objets qui appartiennent à la même catégorie. Ces catégories d’objets pourraient consister d’oiseaux de la même espèce, de voitures du même type ou d’humains.

Le savais-tu?  

Des lésions (des blessures) à l’aire fusiforme des visages peuvent entraîner la prosopagnosie. Les personnes atteintes de prosopagnosie sont incapables de reconnaître les visages humains. La condition s’appelle également l’agnosie des visages.

Récapituler à l’aide d’une illusion

Les visages constituent un cas très particulier! Nous avons tellement l’habitude de les voir que notre cerveau utilise un processus distinct pour les analyser. Le traitement holistique qui a lieu dans l’aire fusiforme des visages permet de reconnaître des visages rapidement et avec précision. Même si nous nous trompons de temps à autre! 

Terminons en examinant une illusion célèbre qui montre l’importance du traitement holistique. Regardez ces deux visages à l’envers :

Images renversées de l’ancienne première ministre britannique Margaret Thatcher
Images renversées de l’ancienne première ministre britannique Margaret Thatcher (Source: photographie : Rob Bogaerts; manipulation d'image: Phonebox [CC0] via Wikimedia Commons).

 

Votre cerveau traite les visages à l’envers par parties, car vous n’avez pas l’habitude de voir des visages présentés ainsi. Les deux images ont l’air correctes, car elles comprennent chacune deux yeux, une bouche et un nez. Maintenant, retournons les mêmes images vers le haut, afin que votre cerveau passe du traitement par parties au traitement holistique.

Photos de Margaret Thatcher, correctement orientées
Photos de Margaret Thatcher, correctement orientées (photographie : Rob Bogaerts; manipulation d’image: Phonebox [CC0] via Wikimedia Commons).

 

On voit tout de suite la différence entre les deux images. La deuxième est même un peu terrifiante! Lorsque votre cerveau analysait les images renversées, l’aire fusiforme des visages a eu du mal à comprendre les rapports entre les différents éléments de chaque visage. Maintenant que les images sont correctement orientées, vous voyez clairement que les yeux et la bouche sont renversés dans l’image de droite. 

Cette illusion est connue sous le nom de « l’effet Thatcher », car un professeur britannique l’a expliqué pour la première fois à l’aide de photos de l’ancienne première ministre de son pays. 

Le savais-tu?  

En 2016, on a publié des photos renversées et manipulées du visage d’Adele sur Instagram. Ces images ont fourni une démonstration plus contemporaine de l’effet Thatcher. Sur les photos, les yeux et la bouche de la chanteuse étaient les seuls éléments du visage correctement orientés. Vous pouvez vous amuser avec l’effet Thatcher sur ce site Web

Amorces de discussion

Faire des liens
  • D’après toi, reconnais-tu les visages sans difficulté? Peux-tu facilement faire la distinction entre différents visages? Pourquoi?
  • Quelles caractéristiques d’un visage trouves-tu les plus faciles à reconnaître?
  • As-tu déjà cru voir des visages dans des objets? Dans quelles circonstances ou dans quels objets?
Faire des liens
  • D’après toi, reconnais-tu les visages sans difficulté? Peux-tu facilement faire la distinction entre différents visages? Pourquoi?
  • Quelles caractéristiques d’un visage trouves-tu les plus faciles à reconnaître?
  • As-tu déjà cru voir des visages dans des objets? Dans quelles circonstances ou dans quels objets?
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Peux-tu penser à une carrière qui exige une capacité à distinguer visuellement différents objets, différentes formes ou différents êtres vivants? Comment une lésion cérébrale dans l’aire fusiforme des visages pourrait-elle empêcher une personne de faire son travail?
  • Quels avantages évolutifs une forte aptitude pour la reconnaissance faciale aurait-elle offerts aux premiers humains? 
Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement
  • Peux-tu penser à une carrière qui exige une capacité à distinguer visuellement différents objets, différentes formes ou différents êtres vivants? Comment une lésion cérébrale dans l’aire fusiforme des visages pourrait-elle empêcher une personne de faire son travail?
  • Quels avantages évolutifs une forte aptitude pour la reconnaissance faciale aurait-elle offerts aux premiers humains? 
Explorer les concepts
  • Qu’est-ce que la paréidolie? Quelles sont les structures de base qui rendent un visage reconnaissable?
  • Quelles zones du cerveau sont impliquées dans la reconnaissance faciale? Quel est le rôle de chaque zone?
  • Si une personne est en mesure de percevoir de petites différences visuelles entre des objets du même type, quelle zone du lobe occipital est la plus active? 
Explorer les concepts
  • Qu’est-ce que la paréidolie? Quelles sont les structures de base qui rendent un visage reconnaissable?
  • Quelles zones du cerveau sont impliquées dans la reconnaissance faciale? Quel est le rôle de chaque zone?
  • Si une personne est en mesure de percevoir de petites différences visuelles entre des objets du même type, quelle zone du lobe occipital est la plus active? 
Nature de la science et de la technologie
  • De quelle façon la technologie d’IRM a-t-elle permis de mieux comprendre la vision et la perception?

 

Nature de la science et de la technologie
  • De quelle façon la technologie d’IRM a-t-elle permis de mieux comprendre la vision et la perception?

 

Littératie médiatique
  • Trouve différentes images faciales à différents endroits permettant de mettre en valeur le traitement par parties. À quelle fin ou pour produire quel effet ces images faciales ont-elles été publiées? 
Littératie médiatique
  • Trouve différentes images faciales à différents endroits permettant de mettre en valeur le traitement par parties. À quelle fin ou pour produire quel effet ces images faciales ont-elles été publiées? 
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article soutient l’enseignement et l’apprentissage de notions de biologie et de sciences humaines reliées à l’œil humain, à la vision et au système nerveux. L’article présente notamment les concepts suivants : la paréidolie, la rétine, les cellules photoréceptrices, l’objet convexe, le lobe occipital, le complexe occipital latéral, l’aire fusiforme des visages, le traitement par parties, le traitement holistique et les relations spatiales.
  • Avant de lire l’article, vous pouvez demander aux élèves de suivre la stratégie d’apprentissage « Aperçu du vocabulaire » afin d’accéder aux connaissances préalables et de se familiariser avec la nouvelle terminologie. Des fiches reproductibles « Aperçu du vocabulaire » prêtes à utiliser avec cet article sont disponibles en format [Google doc] et [PDF].
  • Après la lecture de l’article, vous pouvez demander aux élèves de noter et d’organiser les points clés à l’aide de la stratégie d’apprentissage « Ligne d’importance ». Des fiches reproductibles « Ligne d’importance » prêtes à utiliser avec cet article sont disponibles en format [Google doc] et [PDF].
  • En guise d’activité pratique pour explorer l’effet Thatcher, vous pouvez demander aux élèves de renverser les yeux et les bouches dans des photos d’eux-mêmes, à l’aide d’un logiciel de traitement d’images. Ensuite, les élèves pourront partager les images modifiées avec leurs camarades ou les afficher sur un babillard à l’école.
  • Vous pouvez également intégrer les arts visuels au module en demandant aux élèves de créer des images comme celles de Giuseppe Arcimboldo. Les élèves pourront utiliser de vrais objets ou des images d’objets sur le support médiatique de leur choix.
Suggestions pour l'enseignement
  • Cet article soutient l’enseignement et l’apprentissage de notions de biologie et de sciences humaines reliées à l’œil humain, à la vision et au système nerveux. L’article présente notamment les concepts suivants : la paréidolie, la rétine, les cellules photoréceptrices, l’objet convexe, le lobe occipital, le complexe occipital latéral, l’aire fusiforme des visages, le traitement par parties, le traitement holistique et les relations spatiales.
  • Avant de lire l’article, vous pouvez demander aux élèves de suivre la stratégie d’apprentissage « Aperçu du vocabulaire » afin d’accéder aux connaissances préalables et de se familiariser avec la nouvelle terminologie. Des fiches reproductibles « Aperçu du vocabulaire » prêtes à utiliser avec cet article sont disponibles en format [Google doc] et [PDF].
  • Après la lecture de l’article, vous pouvez demander aux élèves de noter et d’organiser les points clés à l’aide de la stratégie d’apprentissage « Ligne d’importance ». Des fiches reproductibles « Ligne d’importance » prêtes à utiliser avec cet article sont disponibles en format [Google doc] et [PDF].
  • En guise d’activité pratique pour explorer l’effet Thatcher, vous pouvez demander aux élèves de renverser les yeux et les bouches dans des photos d’eux-mêmes, à l’aide d’un logiciel de traitement d’images. Ensuite, les élèves pourront partager les images modifiées avec leurs camarades ou les afficher sur un babillard à l’école.
  • Vous pouvez également intégrer les arts visuels au module en demandant aux élèves de créer des images comme celles de Giuseppe Arcimboldo. Les élèves pourront utiliser de vrais objets ou des images d’objets sur le support médiatique de leur choix.

En savoir plus

Pareidolia : ces visages humains qui apparaissent n’importe où... (2014)
Un aperçu historique complet de La taverne de l’étrange sur le phénomène de la paréidolie qui présente notamment plusieurs images remarquables.

Reconnaissance des visages, le code cérébral décrypté (2017)

Cet article du Centre national de la recherche scientifique effectue une analyse détaillée d’une récente étude impliquant des singes. D’après les auteurs de l’étude, quelque 200 neurones suffiraient pour reconnaître un visage.

Jésus sur une crêpe (2017)

Cet article de Québec Sciences explique le phénomène de la paréidolie.

Références

Gauthier, I. & Tarr, M. J. (1997). Becoming a “Greeble” expert: Exploring mechanisms for face recognition. Vision Research, 37(12), 1673–1682. DOI: 10.1016/s0042-6989(96)00286-6

Gauthier, I., Tarr, M. J., Anderson, A. W., Skudlarski, P., & Gore, J. C. (1999). Activation of the middle fusiform “face area” increases with expertise in recognizing novel objects. Nature Neuroscience, 2(6), 568–573. DOI: 10.1038/9224

Gauthier, I., Skudlarski, P., Gore, J. C., & Anderson, A. W. (2000). Expertise for cars and birds recruits brain areas involved in face recognition. Nature Neuroscience, 3(2), 191–197. DOI: 10.1038/72140

Kanwisher, N., & Yovel, G. (2006). The fusiform face area: A cortical region specialized for the perception of faces. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 361(1476), 2109–2128. DOI: 10.1098/rstb.2006.1934

Liu, J., Li, J., Feng, L., Li, L., Tian, J., & Lee, K. (2014). Seeing Jesus in toast: Neural and behavioral correlates of face pareidolia. Cortex, 53, 60–77. DOI: 10.1016/j.cortex.2014.01.013

Thompson, P. (1980). Margaret Thatcher: A new illusion. Perception, 9(4), 483–484. DOI: 10.1068/p090483