La complexité de la perception du mouvement biologique
Cette étude montre comment on traite le mouvement biologique en utilisant plusieurs sens.
Ying Wang, L. Shen, S. Li, Y. Tian, Y. Jiang
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Le mouvement biologique (MB) se réfère à la manière dont les êtres vivants bougent. Cette capacité à reconnaître ces mouvements est super importante pour les humains, surtout dans des situations sociales et pour survivre. Des recherches montrent qu'on peut identifier le MB juste en regardant quelques points de lumière disposés pour représenter la tête et les articulations d'une personne en mouvement.
Dans notre vie quotidienne, on perçoit le MB pas seulement par la vue mais aussi par d'autres sens, comme l'ouïe. Par exemple, on peut entendre des pas en regardant quelqu'un marcher. Intégrer ces indices Visuels et Auditifs peut nous aider à mieux comprendre et distinguer les mouvements. Cette combinaison de sens fonctionne mieux quand les sons et les images s’accordent dans le temps ou le contenu.
C'est intéressant de noter que cette Intégration implique des mécanismes spécifiques dans le cerveau pour le MB. Des études ont montré que quand l'information visuelle est modifiée (comme retourner le mouvement d'une personne), ça change significativement notre perception du MB. En plus, le timing des indices visuels et auditifs joue un rôle important dans notre capacité à détecter le MB, avec des temps différents influençant notre perception de différents types de mouvements.
Un aspect important du mouvement humain est sa nature rythmique. Des mouvements comme marcher et courir créent des sons qui correspondent au rythme du mouvement. Cette correspondance peut faire en sorte que nos ondes cérébrales se synchronisent avec ces rythmes, améliorant notre perception des motions. La recherche a révélé que quand les sons et les images sont alignés rythmiquement, nos cerveaux deviennent plus réactifs à ces stimuli.
Cependant, le MB a des rythmes complexes qui peuvent être analysés de différentes manières. Par exemple, le rythme de la marche peut être mesuré à différents niveaux : chaque pas crée un rythme, tandis que les pas alternés des deux pieds créent un autre. Des découvertes récentes suggèrent que notre manière de traiter ces rythmes varie selon leur complexité et leur niveau d'intégration.
Pour mieux comprendre comment notre cerveau suit le MB, les chercheurs ont enregistré l'activité cérébrale (en utilisant un électroencéphalogramme ou EEG) de participants regardant des figures en mouvement et écoutant les sons correspondants. Ils ont comparé la manière dont les participants réagissaient en regardant et en écoutant séparément par rapport à ensemble. En examinant ces réponses, les chercheurs pouvaient déterminer si l'intégration des sens produisait plus d'attention et de reconnaissance du MB.
Dans une autre partie de l'étude, les chercheurs ont exploré comment les gens perçoivent le MB selon sa direction et son rythme. Les participants ont vu des figures droites et inversées et écouté des sons qui s'accordaient avec les mouvements soit dans le temps, soit différemment. L'objectif était de voir si la réponse du cerveau à ces différents stimuli variait selon leur orientation et leur congruence sensorielle.
C'est intéressant de noter que la capacité de traiter le MB et de combiner les entrées sensorielles varie d'une personne à une autre. Certaines études ont trouvé que cette capacité peut être moins efficace chez les personnes avec un trouble du spectre autistique (TSA) ou chez celles ayant des traits d'autisme prononcés. Par exemple, des individus avec TSA ont été observés comme prêtant moins attention aux indices audio-visuels du MB, ce qui pourrait être lié à des difficultés de compréhension sociale plus tard dans la vie.
Dans chaque expérience, une partie des essais consistait en une tâche simple de noter les changements dans l'affichage visuel pour garder les participants engagés et concentrés. Les participants ont réussi ces tâches, montrant qu'ils restaient attentifs tout au long des études.
Expérience 1a : Suivre le mouvement biologique rythmique
Dans la première partie de l'expérience, les chercheurs se sont concentrés sur la capacité des participants à suivre le MB sous trois conditions différentes : seulement visuel, seulement auditif, et une combinaison des deux. L’équipe a mis l'accent sur deux structures Rythmiques principales de la marche : le cycle de chaque pas et le modèle global de la démarche.
L'analyse a révélé que les participants montraient une forte activité cérébrale lorsqu'ils étaient exposés à des signaux au rythme d'un cycle de pas. Cependant, cela n'était évident que lorsque les stimuli visuels et auditifs étaient présentés ensemble, suggérant un renforcement significatif du traitement lorsque les deux sens étaient engagés.
Les résultats ont indiqué que la combinaison des indices visuels et auditifs entraînait une réponse plus importante dans le cerveau, en particulier à certaines fréquences liées aux mouvements. Cette découverte soutient l'idée que notre cerveau traite l'information différemment quand on combine des entrées sensorielles par rapport à quand on traite chaque type indépendamment.
Les résultats de l'expérience ont également souligné une différence dans la manière dont le cerveau traite divers aspects rythmiques du MB. Alors que le cycle des pas montrait une augmentation linéaire de la réponse avec l'ajout de stimuli, le cycle de la démarche révélait une réponse plus forte que prévu lorsqu'on considère les contributions individuelles des indices visuels et auditifs.
Expérience 1b : Explorer les variations de vitesse
La prochaine expérience visait à comprendre si la variation des vitesses des mouvements affecterait également la manière dont le cerveau suivait l'information rythmique. Comme dans la première étude, les participants ont été exposés à des stimuli visuels et auditifs, mais à différentes vitesses rythmiques.
Encore une fois, les résultats ont montré que les réponses du cerveau s'amélioraient systématiquement quand les visuels et les sons étaient présents. Cependant, même avec des vitesses différentes, les mêmes schémas d'amélioration des réponses ont été notés. Cela suggère que le processus d'intégration du MB dans le cerveau est adaptable et peut fonctionner à travers différents contextes rythmiques.
Expérience 2 : Inversion et spécificité sensorielle
La seconde partie principale de la recherche a examiné si le cerveau traite le MB différemment lorsque les signaux visuels sont inversés. Les participants ont dû gérer des stimuli visuels droits et inversés tout en écoutant des sons correspondants. L'objectif était de déterminer si les réponses cérébrales variaient selon l'orientation des stimuli visuels.
Les résultats ont montré que lorsque le MB visuel était droit, l'intégration audiovisuelle entraînait une réponse plus forte dans le cerveau par rapport aux visuels inversés. Cela indique que le traitement du MB par notre cerveau dépend beaucoup de la nature de l'entrée visuelle lors de l'intégration des informations sensorielles.
De plus, l'étude visait également à relier les caractéristiques inhérentes d'un individu, notamment en lien avec les traits autistiques, à leur capacité à traiter les signaux audiovisuels de MB. Une corrélation négative a été trouvée entre la force de la réponse du cerveau à ces signaux et le niveau des traits autistiques, suggérant que la capacité à intégrer les signaux de MB pourrait être importante pour la cognition sociale.
Conclusion : L'importance de l'intégration sensorielle dans la perception
Dans l'ensemble, l'étude offre des perspectives précieuses sur la manière dont les humains perçoivent et intègrent le mouvement biologique à travers différents sens. Elle souligne que le traitement par le cerveau ne concerne pas seulement la reconnaissance des mouvements, mais aussi comment ces mouvements se rapportent aux indices auditifs, surtout dans des contextes sociaux.
Différents niveaux de complexité du mouvement et de congruence sensorielle affectent significativement la capacité des individus à suivre le MB. Cette capacité varie d'une personne à l'autre et peut être influencée par des traits associés à l'autisme.
Des recherches futures pourraient explorer comment ces processus se développent au fil du temps et si des mécanismes neuronaux similaires sont en jeu avec d'autres types de stimuli, comme la parole. Comprendre ces connexions pourrait aider à identifier des marqueurs précoces pour des difficultés d'interaction sociale et pourrait potentiellement guider des interventions pour ceux qui ont des problèmes dans le traitement du MB.
Titre: Cortical tracking of hierarchical rhythms orchestrates the multisensory processing of biological motion
Résumé: When observing others behaviors, we continuously integrate their movements with the corresponding sounds to enhance perception and develop adaptive responses. However, how the human brain integrates these complex audiovisual cues based on their natural temporal correspondence remains unknown. Using electroencephalogram, we demonstrated that rhythmic cortical activity tracked the hierarchical rhythmic structures in audiovisually congruent human walking movements and footstep sounds. Remarkably, the cortical tracking effects at different time scales exhibit distinct modes of multisensory integration: an additive mode in a basic-level, narrower temporal integration window (step-cycle) and a super-additive enhancement in a higher-order, broader temporal window (gait-cycle). Moreover, only the cortical tracking of higher-order rhythmic structures is specialized for the multisensory integration of human motion signals and correlates with individuals autistic traits, suggesting its functional relevance to biological motion perception and social cognition. These findings unveil the multifaceted roles of entrained cortical activity in the multisensory perception of human motion, shedding light on how neural coding of hierarchical temporal structures orchestrates the processing of complex, rhythmic stimuli in natural contexts.
Auteurs: Ying Wang, L. Shen, S. Li, Y. Tian, Y. Jiang
Dernière mise à jour: 2024-10-30 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.23.590751
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.23.590751.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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