Une région du mésencéphale évolutivement ancienne, le colliculus supérieur, peut effectuer de manière indépendante des calculs visuels longtemps attribués principalement au cortex, selon une étude de PLOS Biology. Ce travail suggère que des mécanismes de guidage de l'attention aux racines datant de plus de 500 millions d'années aident à séparer les objets des arrière-plans et à mettre en évidence les détails saillants.
Les chercheurs rapportent que le colliculus supérieur — un centre visuel ancestral conservé chez les vertébrés — abrite des circuits capables de réaliser des calculs fondamentaux de type « centre–entourage », un principe essentiel pour détecter les bords, les contrastes et les caractéristiques saillantes dans une scène. Les résultats, publiés le 16 octobre 2025 dans PLOS Biology, indiquent que la capacité du cerveau à distinguer la figure du fond n'est pas limitée au cortex et reflète un héritage évolutif profond. L'étude a été mise en avant par l'Universidad Miguel Hernández de Elche et ScienceDaily.
Travaillant sur des tranches de cerveau de souris, l'équipe a combiné optogénétique structurée, électrophysiologie et modélisation computationnelle. En activant des voies rétiniennes spécifiques et en enregistrant les réponses dans le colliculus supérieur, ils ont montré que l'activité dans l'entourage peut supprimer la réponse à un stimulus central — une caractéristique du traitement centre–entourage — soutenue par une cartographie spécifique aux types cellulaires et des simulations à grande échelle.
« Pendant des décennies, on a pensé que ces calculs étaient exclusifs au cortex visuel, mais nous avons montré que le colliculus supérieur, une structure beaucoup plus ancienne sur le plan évolutif, peut aussi les effectuer de manière autonome », a déclaré Andreas A. Kardamakis, qui dirige le Laboratoire des Circuits Neuraux en Vision pour l'Action à l'Institut des Neurosciences d'Espagne (IN), un centre conjoint du Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique (CSIC) et de l'Université Miguel Hernández (UMH) d'Elche. « Cela signifie que la capacité à analyser ce que nous voyons et à décider ce qui mérite notre attention n'est pas une invention récente du cerveau humain, mais un mécanisme apparu il y a plus de 500 millions d'années. »
La co-auteure principale Kuisong Song a ajouté que le colliculus supérieur « ne transmet pas seulement les informations visuelles, mais les traite et les filtre activement, réduisant la réponse aux stimuli uniformes et renforçant les contrastes », soulignant que la sélection et la priorisation des entrées visuelles sont intégrées dans des circuits sous-corticaux anciens.
Les auteurs affirment que les résultats soutiennent une vision hiérarchique de la vision dans laquelle des structures évolutivement plus anciennes gèrent des calculs essentiels et rapides qui guident les comportements d'orientation. Comprendre comment ces circuits contribuent à l'attention pourrait, selon le communiqué de l'institut, informer les recherches sur des conditions marquées par un déséquilibre attentionnel ou une hypersensibilité sensorielle.
Le projet a impliqué des collaborateurs à l'Institut Karolinska et à l'Institut Royal de Technologie KTH en Suède et au MIT aux États-Unis, avec la chercheuse de l'IN CSIC-UMH Teresa Femenía jouant un rôle expérimental clé, selon l'annonce de l'institut. L'équipe étend le travail à des modèles animaux vivants pour examiner comment le colliculus supérieur façonne l'attention pendant les comportements orientés vers un objectif.
Dans des travaux connexes, Kardamakis et Giovanni Usseglio ont contribué à un chapitre en 2025 sur l'évolution des circuits neuronaux visuo-moteurs à la série Evolution of Nervous Systems d'Elsevier (éditée par J. H. Kaas), examinant comment des structures similaires au colliculus supérieur chez les poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères intègrent les informations sensorielles et motrices pour guider le regard. Comme l'a exprimé Kardamakis, « L'évolution n'a pas remplacé ces systèmes anciens ; elle s'est construite sur eux. Nous dépendons encore du même matériel de base pour décider où regarder et quoi ignorer. »
