Et si l'on pouvait voir exactement ce que voit un cerveau ? Cette question, longtemps réservée à la science-fiction, se rapproche peu à peu de la réalité. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue eLife, des chercheurs du University College London (UCL) sont parvenus à reconstruire des vidéos uniquement à partir de l'activité neuronale de souris. Une avancée qui pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment le cerveau interprète les images que nous voyons.

Ces travaux s'inscrivent dans un domaine en pleine expansion : le décodage de l'activité cérébrale. L'objectif ? Comprendre comment les signaux visuels captés par les yeux sont transformés en images mentales par le cerveau.

Reconstituer une vidéo à partir des neurones

Pour mener cette recherche, les scientifiques ont montré des extraits de films à des souris tout en enregistrant l'activité de leurs neurones dans le cortex visuel, la zone du cerveau qui traite les informations visuelles.

Contrairement à certaines études réalisées chez l'humain à l'aide de l'IRM fonctionnelle, cette recherche a utilisé une approche beaucoup plus précise : l'enregistrement de l'activité de neurones individuels. Cette technique repose sur une imagerie microscopique capable de détecter les neurones actifs grâce aux variations du calcium, un indicateur de leur activité.

Les chercheurs ont utilisé un modèle d'encodage capable de prédire l'activité des neurones individuels en fonction des images présentées aux souris. Ils ont ensuite comparé cette activité prédite à l'activité réellement mesurée, notamment par rapport à un scénario où l'animal aurait regardé un écran noir. Cette approche leur a permis d'ajuster progressivement les pixels d'une vidéo initialement noire grâce à un algorithme, jusqu'à obtenir une reconstruction proche des images réellement visionnées.

« Nous souhaitions trouver une meilleure façon d'étudier comment le cerveau interprète ce que nous voyons, explique le Dr Joel Bauer, auteur principal de l'étude au Sainsbury Wellcome Centre de l'UCL. Nous voulions développer une méthode capable de saisir ce qui est représenté dans le cerveau et de le comparer à la réalité. »

Résultat : les scientifiques ont réussi à reconstruire un film d'environ 10 secondes uniquement à partir de l'activité neuronale, avec un niveau de fidélité jugé remarquable compte tenu de la complexité de l'exercice.

Mieux comprendre comment le cerveau « reconstruit » la réalité

Pour vérifier la précision de leurs reconstructions, les chercheurs ont comparé les images originales et les images reconstruites pixel par pixel. Ils ont observé de faibles différences, notamment dans le timing des images, mais l'ensemble restait globalement très proche de la vidéo initiale.

« La précision des reconstructions s'est améliorée avec l'intégration de données provenant d'un plus grand nombre de neurones individuels, ce qui démontre l'importance de données neuronales exhaustives », précise Joel Bauer.

À terme, cette approche pourrait permettre de mieux comprendre un phénomène fondamental : la différence entre ce que nous voyons réellement et ce que notre cerveau reconstruit. Car notre perception n'est pas une simple copie du monde extérieur.

Comme le rappelle le chercheur : « Notre représentation mentale du monde n'est pas parfaite. Le traitement visuel la transforme et la modifie. Cet écart n'est pas une erreur, mais une caractéristique de la manière dont notre esprit interprète et enrichit les informations sensorielles. »

Les chercheurs espèrent désormais améliorer la résolution des reconstructions et élargir la portion du champ visuel analysée. À plus long terme, ce type de travaux pourrait contribuer à mieux comprendre les troubles de la perception, les mécanismes de la mémoire visuelle ou encore certaines maladies neurologiques.

Même si ces recherches restent encore expérimentales, elles ouvrent une fenêtre fascinante sur un mystère fondamental : la manière dont le cerveau transforme la réalité en expérience subjective.