Le régime visuel façonne le développement chez les nourrissons

Résumé: Les chercheurs ont découvert un aspect essentiel de la vision des nourrissons, révélant que les très jeunes bébés font l’expérience d’un régime visuel unique composé de motifs et de bords simples et très contrastés que l’on retrouve dans les environnements quotidiens. Ce « régime » influence considérablement leur trajectoire de développement.

Leur étude a utilisé des caméras frontales sur des nourrissons pour observer et analyser directement les stimuli visuels dans leur environnement quotidien, en les comparant aux perceptions des adultes. Ces résultats font non seulement progresser notre compréhension du développement visuel humain, mais offrent également des pistes pour améliorer les systèmes visuels de l’IA grâce à des processus d’apprentissage par étapes similaires.

Faits marquants:

1. Entrée visuelle unique : Les nourrissons sont naturellement attirés et entourés par des motifs très contrastés dans leur environnement quotidien, qui sont cruciaux pour leur développement visuel.
2. Impact sur l’apprentissage de l’IA : La méthodologie et les résultats de l’étude sont appliqués pour améliorer les systèmes visuels d’intelligence artificielle, montrant que l’IA formée sur des séquences d’images imitant les expériences visuelles des nourrissons fonctionne mieux.
3. Implications plus larges : Cette recherche permet de mieux comprendre comment les expériences visuelles précoces sont optimisées pour le progrès du développement et pourrait conduire à de meilleures stratégies d’intervention précoce pour les anomalies visuelles.

Source: Université de l’Indiana

Que voient les nourrissons ? Que regardent-ils ?

Les réponses à ces questions sont très différentes pour les bébés les plus jeunes que pour les nourrissons plus âgés, les enfants et les adultes. Caractérisées par quelques bords très contrastés dans des motifs simples, ces premières scènes contiennent également les matériaux nécessaires pour construire une base solide pour la vision humaine.

C’est le résultat d’une nouvelle étude intitulée « An edge-simplicity biais in the visual input to young infants », publiée le 10 mai dans Avancées scientifiques par les chercheurs de l’IU Erin Anderson, Rowan Candy, Jason Gold et Linda Smith.

« L’hypothèse de départ de tous ceux qui réfléchissent au rôle de l’expérience dans le développement visuel a toujours été qu’à l’échelle de l’expérience quotidienne, l’apport visuel est à peu près le même pour tout le monde », explique la chercheuse principale Linda Smith, professeure au Département de Sciences psychologiques et du cerveau.

« Pourtant, cette étude dit non, l’entrée visuelle change avec le développement. Ce n’est pas pareil pour tout le monde. La vie quotidienne des très jeunes nourrissons semble être unique à cet âge.

Des études antérieures en laboratoire et en clinique avaient montré que les jeunes nourrissons préféraient regarder des scènes simples et très contrastées de grandes rayures noires et de damiers. La présente étude est la première à se demander dans quelle mesure ces préférences constituent leur apport dans la vie quotidienne.

« Pour voir ce que les jeunes bébés voient et regardent », explique Anderson, ancienne chercheuse postdoctorale au laboratoire de développement cognitif de Smith, elle et ses collègues ont installé des caméras frontales sur les nourrissons pour qu’ils les portent à la maison pendant les activités de la vie quotidienne.

« Vous pouvez acheter des « cartes flash pour bébé » pour les nouveau-nés qui montrent ces images simples et très contrastées », explique-t-elle.

« Ce que montrent les vidéos des caméras frontales, ce que montre ce travail, c’est que les jeunes nourrissons trouvent ce type d’images tout autour d’eux dans leur vie quotidienne, simplement en regardant des choses comme les lumières et les coins du plafond. »

« Ce que nous avons découvert est un « régime » très spécial et précoce pour le développement visuel », ajoute Smith. « Comme pour l’alimentation, les jeunes nourrissons ne commencent pas par des repas ou des pizzas riches et complexes, mais plutôt par une alimentation simple et adaptée à leur développement. »

Des travaux antérieurs ont reconnu la nature critique de cette première période pour le développement futur de la vision humaine. Par exemple, il a été démontré que les nourrissons nés avec des anomalies visuelles telles que la cataracte ou ceux vivant dans des orphelinats avec des expériences visuelles limitées souffrent de déficiences visuelles permanentes.

La présente étude offre quelques données préliminaires pour remédier à ces lacunes. Cela a également des implications importantes pour la création des systèmes visuels d’IA, qui acquièrent également des compétences visuelles plus fortes lorsque la formation commence avec le même contenu visuel simple et contrasté.

« L’ampleur massive des apports de la vie quotidienne »

Pour identifier les propriétés de l’entrée visuelle chez les nourrissons âgés d’environ trois à 13 mois, les chercheurs ont placé des caméras vidéo montées sur la tête de 10 nourrissons et 10 de leurs soignants adultes, collectant et analysant 70 heures de documentation visuelle de la vie quotidienne à la maison.

Des différences nettes apparaissent entre le contenu des images des nourrissons et celui des adultes, avec une concentration plus élevée de motifs simples et de bords très contrastés dans les vues des nourrissons que dans celles des adultes.

Smith en déduit que la raison de ces opinions n’est pas seulement que les nourrissons tourneront la tête pour regarder les caractéristiques du monde qu’ils peuvent voir, mais que les parents ou les tuteurs sont susceptibles de les placer dans des endroits où ils aiment regarder les choses.

« Il faut réfléchir à la raison pour laquelle ils sont là. Il existe probablement une certaine connaissance naturelle implicite de la part des parents qui leur permettent de laisser leurs enfants là où ils aiment regarder les choses. Maman ne va pas te déranger si tu ne fais pas d’histoires », observe-t-elle.

Pourtant, ce petit groupe de participants de Bloomington, dans l’Indiana, est-il représentatif des nourrissons du monde entier ? Pour répondre à cette question, le laboratoire de Smith a mené la même expérience avec un collaborateur dans un petit village de pêcheurs surpeuplé de Chennai, en Inde, où l’électricité est minime et où une grande partie de la vie quotidienne se déroule à l’extérieur.

Et tandis que les images des caméras frontales des enfants de 6 et 12 mois semblaient très différentes de celles de leurs homologues de Bloomington, les plus jeunes nourrissons partagent un « régime » commun composé de bords très contrastés et de motifs simples à Chennai et à Bloomington.

Des images plus grandes, passées et futures

Smith et ses collaborateurs ont également montré que la même séquence d’images améliore la formation des systèmes visuels d’IA. Dans le prolongement de l’étude actuelle, publiée dans le 2023 Actes de la conférence sur les systèmes de traitement de l’information neuronale, ils ont découvert que si vous entraînez un système d’IA en lui donnant d’abord des images caractéristiques de la petite enfance, il réussit mieux à apprendre à identifier des images visuelles que si vous lui nourrissez des images dans un ordre de développement aléatoire ou si vous lui fournissez simplement des images typiques de la vie quotidienne d’un adulte. . La séquence de développement la plus précise a produit les meilleurs résultats.

Leurs travaux ouvrent de nouvelles voies pour la spéculation évolutionniste. Comme l’explique Smith : « L’une des questions que je posais toujours en tant qu’étudiant diplômé – et peut-être avons-nous l’occasion d’y répondre – est de savoir pourquoi les bébés humains ont un développement moteur si lent.

« Ils passent environ trois mois simplement à écouter et à regarder, puis six mois supplémentaires avec un peu de posture et de contrôle de la tête. Pourquoi sont-ils si lents ? Les chevaux sortent et courent des courses.

Cette recherche suggère qu’« au fil du temps évolutif, ces biais lents, progressifs et optimisés contribuent à construire un système visuel et auditif très intelligent », dit-elle. « C’est une histoire qui pourrait être racontée. »

En attendant, leurs travaux soulèvent de nouvelles questions sur le contenu visuel de la petite enfance et son rôle dans le développement du système visuel, qu’il soit humain ou IA.

Parmi les autres chercheurs figurent Rowan Candy, professeurs à l’IU Bloomington, à l’École d’optométrie, et Jason Gold, au Département des sciences psychologiques et du cerveau.

À propos de cette actualité de la recherche en vision et neurodéveloppement

Auteur: Liz Rosdeitcher
Source: Université de l’Indiana
Contact: Liz Rosdeitcher – Université de l’Indiana
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Un biais de simplicité des bords dans l’entrée visuelle destinée aux jeunes nourrissons» par Erin Anderson et coll. Avancées scientifiques

Abstrait

Un biais de simplicité des bords dans l’entrée visuelle destinée aux jeunes nourrissons

Le développement d’un codage de bord clairsemé dans le cortex visuel des mammifères dépend de l’expérience visuelle précoce. Chez l’homme, il existe de nombreux indicateurs indiquant que les statistiques des premières expériences visuelles possèdent des propriétés uniques susceptibles de soutenir ces développements.

Cependant, il n’existe pas de mesures directes des statistiques marginales de l’expérience quotidienne du nourrisson.

En utilisant des caméras frontales pour capturer des images égocentriques de jeunes nourrissons et d’adultes à la maison, nous avons constaté que les images de nourrissons présentaient des statistiques de bord distinctes par rapport aux adultes. Pour les nourrissons, les scènes avec des motifs de contours clairsemés (peu de contours et peu d’orientations) dominent.

Les résultats impliquent une contribution précoce biaisée à l’échelle de la vie quotidienne, probablement spécifique aux premiers mois après la naissance, et fournissent un aperçu de la qualité, de la quantité et du calendrier des expériences visuelles au cours de la période de développement fondamentale de la vision humaine.