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Le cerveau ne cesse pas de suivre le regard simplement parce que les paupières sont closes. Une équipe de neuroscientifiques de l’Université libre d’Amsterdam (Vrije Universiteit Amsterdam) a démontré que l’activité liée au regard persiste dans l’ensemble du cortex cérébral et du cervelet, même lorsque les participants ferment les yeux et, fait remarquable, continue pendant le sommeil. Cette découverte remet en cause une hypothèse de longue date dans la recherche en IRMf de repos, selon laquelle les signaux captés chez une personne immobile aux yeux fermés seraient essentiellement exempts de contamination par les mouvements oculaires. Elle suggère que le regard pourrait constituer une dimension comportementale cachée, colorant une grande partie de ce que nous croyons savoir sur l’activité intrinsèque du cerveau.
L’étude, publiée le 16 juillet sur bioRxiv en tant que prépublication n’ayant pas encore fait l’objet d’une évaluation par les pairs, a utilisé une technique raffinée d’oculométrie par IRM pour reconstruire le comportement du regard à partir de données IRMf, tandis que les participants restaient immobiles, yeux fermés, éveillés puis endormis. Les résultats révèlent un degré de couplage regard-cerveau plus important et plus étendu que ce que l’on soupçonnait auparavant, couvrant les régions sensorielles, motrices et associatives.
Ce qu’ils ont découvert
Zachary Nudelman et Matthias Nau ont utilisé une méthode d’oculométrie évolutive qui déduit la direction du regard à partir des mêmes signaux IRMf collectés en routine lors des scans de repos. Les yeux agissant comme des dipôles mobiles dans le champ magnétique statique d’un scanner IRM, leurs changements d’orientation créent des perturbations mesurables dans les données brutes. Les chercheurs ont extrait ces signaux proxies du regard et les ont corrélés avec l’activité BOLD (dépendante du niveau d’oxygène sanguin) dans l’ensemble du cerveau.
Le couplage était généralisé. L’activité liée au regard est apparue non seulement dans les zones visuelles classiques du lobe occipital, mais aussi dans les champs oculaires frontaux, le cortex pariétal, les régions somatosensorielles, le cortex moteur, le gyrus cingulaire et de vastes parties du cervelet, une distribution anatomique dépassant largement ce qui est habituellement attribué au contrôle oculomoteur. Le cervelet, en particulier, a montré des signaux robustes dépendants du regard, conformément à son rôle dans la coordination fine de la production motrice, y compris les mouvements oculaires.
Fait crucial, ces schémas ont largement persisté lorsque les participants se sont endormis. Bien que la force du couplage ait changé dans certaines régions (certaines zones ont montré une corrélation regard-cerveau légèrement réduite pendant le sommeil, d’autres sont restées stables), l’architecture globale de l’activité dépendante du regard est restée intacte. Le cerveau a continué à montrer une activité organisée liée à la position inférée des yeux, même en l’absence d’entrée visuelle ou de conscience.
Les signaux du regard ont également eu un impact sur la mesure de la connectivité entre les régions cérébrales. Lorsque les chercheurs ont calculé la connectivité fonctionnelle standard au repos (la corrélation de l’activité BOLD entre paires de régions cérébrales), ils ont constaté que le contrôle du regard modifiait systématiquement les résultats. Les estimations de connectivité fonctionnelle se sont décalées lorsque le regard était pris en compte, dans certains cas de manière substantielle, indiquant que les artefacts de mouvement oculaire ne sont pas un bruit distribué aléatoirement mais des signaux structurés pouvant se faire passer pour de la connectivité neuronale.
Pourquoi c’est important
L’IRMf de repos est l’un des outils les plus utilisés en neurosciences humaines. Les chercheurs scannent des participants qui restent immobiles, yeux fermés, et interprètent les fluctuations BOLD qui en résultent comme l’architecture fonctionnelle intrinsèque du cerveau (le réseau du mode par défaut, le réseau de saillance, les réseaux de contrôle frontopariétal, etc.). L’hypothèse intégrée dans des milliers d’études publiées est que le repos yeux fermés fournit une mesure relativement pure de ces réseaux, non contaminée par les grandes transitoires visuelles et oculomotrices qui se produisent lorsque les yeux sont ouverts et en mouvement.
Cette étude ébranle cette hypothèse. Si les signaux liés au regard sont omniprésents pendant le repos et le sommeil yeux fermés, une partie de ce que l’IRMf de repos capture n’est pas purement neuronale mais reflète le traitement par le cerveau de l’endroit où se dirigent les yeux, même dans l’obscurité et même pendant l’inconscience. Pour les études sur la conscience elle-même (qui comparent souvent l’activité cérébrale pendant le repos éveillé, le sommeil et les troubles de la conscience), ne pas tenir compte de cette dimension cachée du regard pourrait fausser les résultats.
Les résultats ouvrent également une nouvelle porte. Si la dynamique œil-cerveau reste organisée pendant le sommeil, le suivi du regard pourrait devenir une fenêtre sur des états de conscience autrement opaques. Les cliniciens pourraient un jour déduire le niveau de conscience d’un patient à partir des signatures cérébrales liées au regard, ou les chercheurs pourraient utiliser des proxies du regard pour suivre la profondeur du sommeil ou de l’anesthésie sans déranger le dormeur.
Limites
En tant que prépublication, ce travail n’a pas encore été vérifié de manière indépendante par une évaluation par les pairs. La méthode de reconstruction du regard, bien qu’ingénieuse, est indirecte : elle déduit la position des œil à partir des perturbations de champ plutôt que de mesurer directement les mouvements oculaires. Une validation par électro-oculographie simultanée ou par suivi oculaire vidéo dans l’obscurité renforcerait l’approche.
Les données de sommeil proviennent d’un paradigme de sieste, et non d’une étude complète de sommeil nocturne. On ne sait pas encore si le couplage regard-cerveau observé pendant le sommeil léger s’étend aux stades de sommeil profond NREM ou au sommeil paradoxal, où les mouvements oculaires rapides sont une caractéristique déterminante. La taille de l’échantillon est modeste, et la variabilité individuelle des schémas de regard pendant le repos n’est pas encore bien caractérisée. Enfin, parce que le signal du regard est extrait des mêmes données BOLD utilisées pour calculer la connectivité, le risque d’analyse circulaire (suppression de la variance partagée qui est en partie neuronale) nécessite des contrôles statistiques minutieux que les auteurs reconnaissent.
L’essentiel
Là où vont les yeux, le cerveau suit, même lorsque les yeux sont fermés et que la personne dort. Cette étude montre que l’activité dépendante du regard est une caractéristique généralisée et structurée des signaux IRMf pendant le repos yeux fermés, qui imprègne les estimations de connectivité fonctionnelle et persiste à travers les états de conscience. Les résultats plaident pour un réexamen des méthodes de repos et suggèrent que ce que nous avons appelé l’activité cérébrale intrinsèque pourrait être, en partie, une conversation entre le cerveau et ses propres dynamiques cachées du regard.
Source
Nudelman, Z., & Nau, M. (2026). Brain-wide gaze-dependent activity during eyes-closed rest and sleep. bioRxiv. https://doi.org/10.64898/2026.07.10.737751 (prépublication, non encore évaluée par les pairs).
Traduit par Lydie