L’imagerie cérébrale révèle les racines neuronales de la curiosité

Dans une étude récente publiée dans le Journal des neurosciencesDes chercheurs ont fait une découverte révolutionnaire : le sentiment subjectif de curiosité est lié à une activité cérébrale spécifique, qui varie en fonction de l’incertitude. Grâce à l’imagerie cérébrale, l’équipe a identifié la manière dont certaines régions du cerveau réagissent à des stimuli visuels ambigus, contribuant ainsi à expliquer pourquoi nous ressentons parfois de la curiosité face à l’incertitude. Cette recherche apporte de nouvelles perspectives sur les bases neuronales de la curiosité et offre des indices sur la manière dont la curiosité peut naître dans divers contextes.

La curiosité est un trait fondamental de l’être humain. Elle nous pousse à apprendre, à explorer et à rechercher de nouvelles informations, même lorsqu’il n’y a aucune récompense directe en jeu. Si des recherches antérieures ont montré que la curiosité sollicite les zones cérébrales liées à la motivation et à la mémoire, il reste encore beaucoup à comprendre sur la manière dont les sentiments de curiosité sont générés. Plus précisément, les scientifiques se sont demandés comment notre cerveau représente l’incertitude et comment cette incertitude peut déclencher la curiosité.

Les études précédentes sur la curiosité se concentraient souvent sur les questions ou les anecdotes et sur la façon dont la confiance des personnes dans la connaissance de la réponse influençait leur curiosité. Cette recherche a systématiquement montré que les personnes ont tendance à être plus curieuses lorsqu’elles sont moins sûres de la réponse, ce qui suggère un lien entre incertitude et curiosité. Cependant, les mécanismes neuronaux à l’origine de ce lien restaient largement inexplorés. Cette nouvelle étude a cherché à clarifier ces mécanismes en se concentrant sur la curiosité perceptive, c’est-à-dire la curiosité déclenchée par des images ambiguës ou déformées plutôt que par des questions factuelles.

« Les mécanismes neuronaux qui génèrent la curiosité sont très mal compris. La curiosité perceptive – la curiosité à l’égard des images ambiguës – est particulièrement intéressante, car elle offre la possibilité de comprendre comment la curiosité à l’égard d’un élément (par exemple, une image) naît de la façon dont le cerveau représente cet élément et, plus précisément, de l’incertitude de cette représentation neuronale », a déclaré l’auteur correspondant. Jacqueline Gottliebprofesseur de neurosciences et chercheur principal à l’Institut Zuckerman de l’Université Columbia.

Pour étudier le lien entre l’incertitude et la curiosité, les chercheurs ont recruté 32 participants qui ont subi des examens cérébraux par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), une technologie non invasive qui suit l’activité cérébrale en mesurant les variations du taux d’oxygène dans le sang. Pendant que les participants regardaient les images, les chercheurs ont pu observer la réaction de différentes régions du cerveau.

Les stimuli visuels utilisés dans l’étude étaient des images spéciales appelées « texforms ». Ces texforms étaient des images d’animaux ou d’objets fabriqués par l’homme, comme un morse ou un chapeau, qui avaient été déformées à des degrés divers. La distorsion avait pour but de rendre les images plus ou moins reconnaissables, créant ainsi différents niveaux d’incertitude pour les participants.

Dans chaque essai, les participants ont regardé un texform et ont été invités à deviner quelle pourrait être l’image d’origine. Ils ont ensuite évalué à la fois leur confiance dans leur hypothèse et leur curiosité à l’idée de voir l’image non déformée. Enfin, les participants ont vu l’image d’origine, ce qui leur a donné la « réponse » à leur hypothèse.

Tout au long du processus, les chercheurs ont mesuré l’activité cérébrale en se concentrant sur des régions spécifiques comme le cortex occipitotemporal (OTC), le cortex préfrontal ventromédian (vmPFC) et le cortex cingulaire antérieur (ACC). L’OTC, situé juste au-dessus des oreilles, est une région du cerveau impliquée dans le traitement visuel et la reconnaissance des objets, tandis que le vmPFC et l’ACC sont des zones associées à la confiance subjective, à la prise de décision et aux comportements de recherche d’informations.

Les chercheurs ont constaté que la curiosité des participants était inversement proportionnelle à leur confiance en eux : moins ils étaient sûrs de ce que représentait l’image déformée, plus ils étaient curieux de voir l’image originale. Cette relation était attendue sur la base d’études antérieures impliquant des questions de culture générale, mais les chercheurs l’ont démontrée avec des stimuli visuels, élargissant la compréhension de la curiosité aux domaines perceptifs.

L’une des découvertes les plus significatives a été la manière dont la curiosité correspondait à l’activité dans l’OTC. Lorsque les participants étaient moins curieux, l’OTC présentait des schémas d’activité cérébrale qui identifiaient clairement la catégorie de la forme textuelle, qu’il s’agisse d’un animal ou d’un objet fabriqué par l’homme. En d’autres termes, lorsque les participants étaient plus curieux, l’OTC présentait des schémas d’activité plus ambigus, suggérant que le cerveau ne pouvait pas catégoriser clairement l’image, ce qui augmentait la curiosité.

« J’ai été agréablement surpris de trouver une corrélation significative entre l’activité visuelle et la curiosité », a déclaré Gottlieb à PsyPost. « Bien sûr, notre étude a été menée dans l’espoir de trouver une telle corrélation. Cependant, de nombreuses raisons peuvent expliquer pourquoi nous n’y sommes pas parvenus, par exemple le fait que de nombreuses étapes de traitement interviennent entre l’activité visuelle et le sentiment subjectif que cette activité génère. J’ai donc été très heureux – et un peu surpris – d’obtenir le résultat que nous espérions. »

De plus, les scanners cérébraux ont révélé que deux zones supplémentaires, le vmPFC et le CCA, étaient actives pendant la tâche. Le vmPFC, qui est impliqué dans l’évaluation de la confiance et de la valeur, a montré une activité accrue lorsque les participants se sentaient plus sûrs de l’identité de la forme textuelle, et une activité diminuée lorsque la curiosité était plus élevée. Cette région semblait agir comme une sorte de « pont » entre l’incertitude représentée dans l’OTC et les sentiments de curiosité des participants. Elle semblait « lire » l’incertitude de l’OTC et aider à déterminer si la personne devait être curieuse à propos de l’image.

Il est intéressant de noter que, bien que le vmPFC et le CCA réagissent tous deux à la confiance, seul le vmPFC semble jouer un rôle de médiateur dans la relation entre la curiosité et l’incertitude dans l’OTC. Cela suggère que différentes régions du cerveau peuvent jouer des rôles distincts dans la façon dont nous ressentons et agissons en fonction de la curiosité.

Les résultats démontrent que « le cerveau dispose de mécanismes sophistiqués, qui impliquent des interactions entre plusieurs zones, pour signaler quand vous êtes incertain et que vous devriez devenir curieux (poser une question) à propos de quelque chose », a expliqué Gottlieb.

L’étude jette un nouvel éclairage sur les mécanismes neuronaux de la curiosité. Mais il faut tenir compte de certaines limites. L’étude s’est concentrée exclusivement sur la curiosité visuelle, et plus particulièrement sur la curiosité à l’égard d’images ambiguës. Il reste à voir si ces résultats peuvent être généralisés à d’autres formes de curiosité, comme la curiosité à l’égard de questions de culture générale ou d’informations sociales. Les recherches futures devront déterminer si les mêmes mécanismes cérébraux sont impliqués lorsque les gens sont curieux de différents types de stimuli.

« Les résultats sont pour l’instant spécifiques aux images que nous avons utilisées », a noté Gottlieb. « J’espère qu’ils seront généralisés à d’autres types de curiosité (par exemple, la curiosité pour d’autres images ou pour des questions de culture générale), mais cela reste à déterminer dans le cadre de recherches futures. »

L’étude soulève également des questions importantes sur les différences individuelles en matière de curiosité. Par exemple, certaines personnes sont-elles plus enclines à la curiosité en raison de différences dans la façon dont leur cerveau traite l’incertitude ? La curiosité pourrait-elle être liée à des traits de personnalité ou à des intérêts ? Ce sont des questions ouvertes que les recherches futures pourraient explorer. Comprendre comment la curiosité varie d’une personne à l’autre pourrait avoir des implications pour l’éducation, où la curiosité est souvent un objectif, et pour la santé mentale, où la curiosité est parfois diminuée dans des conditions comme la dépression.

« J’aimerais continuer à comprendre les mécanismes neuronaux qui génèrent d’autres formes de curiosité et comment ils sont liés aux intérêts individuels et aux types de personnalité », a déclaré Gottlieb.

L’étude, «Les représentations neuronales de l’incertitude sensorielle et de la confiance sont associées à la curiosité perceptive”, a été rédigé par Michael Cohanpour, Mariam Aly et Jacqueline Gottlieb.