samedi 30 janvier 2016

AIMER. OUBLIER. SE REINVENTER.

Dans l’antiquité grecque, Athéna, la déesse de la raison, portait sur son épaule une chouette qui représentait la sagesse.

Statue d'Athéna (et sa chouette) par le sculpteur grec Phidias

Les oiseaux ont autant à nous apprendre sur nous-même et notre intelligence que nos proches cousins les chimpanzés. Leur intelligence est prodigieuse. Le fonctionnement de leur cerveau est riche d’enseignements.

Nous ne parlerons pas ici de ces vulgaires pigeons urbains devenus unijambistes (ouh, que je suis snob…), mais d’une espèce qui répond au nom de Serinus canaria, dont la forme domestiquée est plus communément appelé… le canari.

samedi 23 janvier 2016

LOST IN THE K-HOLE

La dépression souffre d’un mal peu connu. Outre le manque de reconnaissance de certain comme une véritable pathologie. Elle souffre d’une incompréhension.

Nous constatons la réalité des patients dépressifs, leurs symptômes, leur détresse. Mais nous ne savons pas ce qu’il se passe dans leur tête. Nous ne connaissons pas encore très bien les mécanismes biologiques qui sous-tendent cet état.

Et cela a des répercussions sur les moyens thérapeutiques qu’on peut déployer contre elle.

samedi 16 janvier 2016

PERCEVOIR L’ÉMOTION AVANT SA SOURCE !

Les émotions sont des concepts très complexes, philosophiques avant d’être scientifiques. Elles furent longtemps dédaignées par les neuroscientifiques. En effet, comment concevoir étudier des phénomènes aussi subjectifs, aussi personnels, aussi intimes ? Une démonstration objective, scientifique ne peut tenir sur ces fondements. C’était avant qu’un scientifique de génie, Antonio Damasio, un siècle après que Darwin l’ai suggéré, ne les intègre dans le champ des neurosciences.



L’émotion n’est en effet pas un phénomène purement subjectif. Certains éléments, certains processus physiologiques (comme l’accélération du pouls, la transpiration…) et neurocognitifs sont communs à l’ensemble des Hommes sur la planète. Un sourire est reconnu, du fin fond de la forêt amazonienne jusqu’au cœur de l’Europe comme un signe de joie. Il faut donc distinguer dans ce grand processus émotionnel l’émotion en elle-même, processus neurophysiologique, et le ressenti émotionnel, propre à chacun, subjectif. Seul le premier est accessible aux expérimentations.

En 2010, une équipe de l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière, à Paris, s’est intéressée à la perception des émotions, à partir de photos de visages humains… et de robots. En effet, les mimiques sont un moyen particulièrement puissant pour permettre à des Hommes de communiquer des émotions entre eux. Cette étude est riche d’enseignements à propos de la perception et du traitement des mimiques faciales émotionnelles par notre cerveau.

L’immense majorité des études sur les mimiques, depuis 40 ans, se portent sur des stimuli émotionnels courants, qui proviennent de notre vie de tous les jours, que ce soit des photos de visages ou des smileys. L’originalité de l’étude des chercheurs dont on parle aujourd’hui, c’est qu’elle porte aussi sur des robots dits « non-humanoïdes », des robots qui ne ressemblent pas à des Hommes. 

La perception des émotions par le biais des mimiques a été étudiée quasiment exclusivement dans un « contexte facial », l’étude parisienne tente de sortir de cette conception pour l’étudier à travers d’autres objets. Est-on capable de capter une émotion qui ne provient pas d'un visage humain ? Un simple objet est-il pourvoyeur d'une émotion ?


Photos utilisées lors de l'expérience : visage humain et robot non-humanoïde.
Les annotations (AU : Action Unit) correspondent au codage du système FACS.
Pour tenter de répondre à ces questions, ils ont présentés à 15 volontaires 4 types de photos : les photos pouvaient représenter des humains ou des robots, et pouvaient être soit neutres, soit joyeuses. Et ils se sont intéressés à 3 paramètres différents : en premier, ils ont cherché à mesurer le temps nécessaire aux volontaires pour reconnaître les stimuli émotionnels -joyeux- par rapport aux stimuli neutres. Ils se sont ensuite penchés sur 2 paramètres neurologiques observables sur l’électroencéphalogramme (le fameux EEG, qui mesure l'activité électrique du cerveau) qu’ils enregistraient pendant que les volontaires devaient reconnaître les émotions présentées : l’onde P1 et l’onde N170.

 

L’onde P1 correspond à une activité du cortex visuel occipital sur l'EEG, environs 100ms après avoir vu une image –qu’importe la nature de cette image. On sait qu’elle peut être modulée pas les émotions. Cette modulation proviendrait de l’amygdale ou du cortex préfrontal, et aurait pour but d'attirer l’attention vers les stimuli émotionnels. C’est ce qui explique qu’il est relativement simple de détecter un visage joyeux au milieu de visages tristes.

Vous n'avez (normalement) pas trop de problème pour
détecter où se trouve le smiley joyeux !

L’onde N170 signe la reconnaissance d’un visage par le cerveau. Comme son nom l’indique, on l’observe 170ms après la présentation d’un visage.

Mais avant d’aller plus loin, une question se pose : comment peut-on être sûr que nos robots non-humanoïdes sont bien pourvoyeurs d’émotions ? Pour que l’expérience marche, il faut que nos sujets arrivent à percevoir une émotion à partir de ces robots !

Pour cela, les images de robots ont été construit à partir d’un système, le FACS (pour Facial Action Coding System), qui permet de coder toutes les mimiques faciales humaines en fonction des contractions des muscles de la face. Il détermine précisément quels muscles s’activent, et leur degrés de contraction, pour chaque mimique faciale. Les chercheurs ont ensuite vérifié que les mimiques robotiques étaient bien reconnues par les humains : 98% des personnes interrogées arrivaient à identifier l’émotion. 

Quasiment tout le monde est donc capable de détecter les émotions présentes sur les visages de robot.


Mais revenons à nos 3 paramètres.

Les chercheurs ont tout d'abord constaté que les participants identifiait beaucoup plus vite le visage joyeux que le visage neutre. C’est une donnée qui était déjà connue, qui est expliqué par la modulation de l’attention dont on parle plus haut.


Comme on pouvait s’y attendre, l’onde P1 est modulée pour la perception des visages : elle est plus ample pour les visages joyeux que pour les visages neutres. De plus, la même chose est observée chez les robots : le cerveau capte bien une émotion à partir de ceux-ci !


Jusque-là, rien de surprenant, les données concordent : les individus sont capables de décrire l’émotion véhiculée par un robot non-humanoïde, et en effet, leur cerveau traite bien les robots comme des stimuli émotionnels.


Mais une question subsiste : les robots, bien que je vous répète depuis le début qu’ils sont « non-humanoïdes », sont ils perçus comme des visages ? Leur forme s’y rapproche, le doute est permis.

C’est pour cela que les chercheurs se sont intéressés à l’onde N170. Et ils ont observé que cette onde était beaucoup moins ample pour les robots. En bref, ces derniers ne sont pas traités et détectés par le cerveau comme des visages –même s’ils y ressemblent. Ils sont pris pour ce qu’ils sont : des objets.
L'onde N170 est modifiée : elle est moins ample lorsque c'est un robot qui
est perçu (courbe en pointillés). Ils ne sont donc pas perçus comme des visages.

Dès lors, 2 conclusions s’imposent. Deux conclusions étonnantes :

- D’une part le cerveau peut percevoir des émotions portées non seulement par des visages, mais aussi par tout un ensemble d’objets. La mimique faciale (qui porte une émotion) n’est pas le seul apanage du visage, elle peut être incarnée par n’importe quoi !

A l’origine, chez nos ancêtres préhistoriques, on pense que les mimiques étaient indissociables des visages : elles étaient nécessaires à la survie de l’espèce. Ainsi, lorsqu’un congénère avait peur parce qu'il voyait une bête sauvage dans notre dos, il fallait être capable de le décoder sur son visage si on voulait fuir à temps pour ne pas être bouffé ! Puis, au cours de notre évolution, les émotions faciales se seraient progressivement désincarnées des visages pour devenir des signaux à part entière, qui désormais peuvent s’incarner dans un grand nombre d’objets.

 
 
 



Toutes ces images ne sont pas reconnues/traitées comme des visages par votre cerveau. Et pourtant, vous arrivez à discerner sans problème de la joie, de la douleur ou de la surprise !

- D’autre part, et c’est peut-être le plus fascinant, le traitement (précoce) de l’émotion a lieu près de 70ms avant le traitement de sa source ! Alors que le cerveau commence à traiter le signal émotionnel 100ms après la présentation du stimulus, il lui faut 170ms pour déterminer si ce stimulus est un visage ou pas. La détection d'une émotion par le cerveau, tout du moins dans les phases précoces de traitement, se fait donc indépendamment de sa source : elle est identique pour le robot et le visage. La différence entre ces 2 sources ne se fait que plus tard, 70ms plus tard.

Autrement dit, nous percevons l'émotion avant même de savoir d'où elle provient !

 



SOURCES :
- http://www.cairn.info/ (photos tirées de l’article, reprises sur ce site)
- Dubal, S., Foucher, A., Jouvent, R., & Nadel, J. (2010). Human brain spots emotion in non humanoid robots. Social cognitive and affective neuroscience, nsq019.

samedi 9 janvier 2016

STIMULATION CEREBRALE PROFONDE : SOIGNER L'ESPRIT GRACE A DES ELECTRODES ?


Le cerveau est fait pour l’action. C’est même quasiment son unique dessein -et je ne suis pas marseillais. N’importe quelle perception, interprétation, souvenir ou processus cognitif n’a que peu d’intérêt si on ne peut pas réagir, décrire, parler… bouger.

On s’en rend bien compte devant les patients atteints du « lock-in syndrome », le syndrome d’enfermement dont on avait parlé dans le dernier article de 2015 : leurs facultés cognitives sont totalement normales et pourtant ils sont entièrement paralysés, des pieds à la tête… comme enfermés dans leur propre corps. Et leur vie n’aurait aucun sens sans les interfaces cerveau-machine qui ont été mises à leur disposition pour pouvoir communiquer avec leurs proches.

samedi 2 janvier 2016

LA MEILLEURE METHODE POUR ARRETER DE FUMER ?



Nous sommes aujourd’hui le 2 janvier, au surlendemain du réveillon. Nous avons bien mangé, bien bu… Voici le temps des bonnes résolutions !

Ah, ces « bonnes résolutions » ! Faire du sport, manger sainement, et pour certain(e)s d’entre vous… Arrêter de fumer.



Il existe bien des méthodes pour s’aider : patchs, gommes à mâcher, substituts en tout genre… Mais si la meilleure méthode pour que cela se fasse sans aucun effort était… De détruire son cerveau ? Plus précisément, s’il suffisait de détruire son insula ?

L’insula est une région cérébrale enfouie dans les profondeurs de la scissure de Sylvius, cette profonde entaille horizontale sur le bord latéral du cerveau. Invisible à première vue, il est nécessaire d’écarter les 2 bords de ce sillon (les lobes temporaux et fronto-pariétaux) pour pouvoir l’observer. Cette région du cerveau, lorsqu'elle est lésée, peut avoir des effets surprenants... 

Monsieur N. était un fumeur régulier. Depuis plus de 20 ans, il grille jusqu’à 40 cigarettes par jour et y prend beaucoup de plaisir. Comme tous les fumeurs, il connaît les risques. Mais bon , toutes ces histoires de cancer et d’impuissance, il s’en fou ! Il n’a jamais essayé de s’arrêter. Il aime fumer. Alors bien sûr, il y a certains inconvénients. En particulier, il a beaucoup de mal à contrôler ses pulsions de cigarette en réunion. La première chose qu'il fait en se levant le matin est de s'en griller une, son petit plaisir du soir est de tirer encore quelques bouffées. Bref, il est addict.

Sauf qu’à 36 ans, monsieur N. fait un AVC –merci la clope- qui détruit une partie de son hémisphère gauche, dont son insula.

Après cela, brusquement, il ne fuma plus jamais une seule cigarette. Il ne fut plus jamais tenté d’en griller une. Il était même tellement dégouté de l’odeur de clope de son voisin de chambre qu’il demanda à en changer ! (de chambre) Lorsqu’on le questionnait à propos de son arrêt si brutal de la cigarette, il répondait : « J’ai oublié que j’étais un fumeur. Mon corps a oublié la pulsion de fumer ».

Monsieur N. fait partie d’une cohorte de patients étudié par une équipe de neuroscientifiques américains, dont l’étude fut publiée en 2007 dans la prestigieuse revue Science. L’hypothèse qu’ils testaient était que l’insula était nécessaire au maintien de l’addiction au tabac, et qu’une fois lésée, l’arrêt était spontané –tout du moins facilité.

Pour cela, ils ont étudiés 2 groupes de patients fumeurs ayant eu un AVC : dans un groupe, l’insula était atteinte, dans l’autre elle était intacte. Ils observèrent ensuite  la proportion de fumeurs ayant arrêté la clope dans ces 2 groupes. Et la… surprise : aucune différence. Une lésion de l’insula n’augmente en rien les chances d’arrêt du tabac.

Alors, le titre de mon article est-il trompeur ? Ce ne serait pas la première fois qu'un article sur le sujet vous vendrait des résultats aberrants !

Pour expliquer cette égalité entre les 2 groupes, les chercheurs avancent une hypothèse toute simple. Après tout, il n’est pas si surprenant que les patients, vu le choc psychologique qu’un AVC peut provoquer, arrêtent de fumer par la suite. Que l’insula soit lésée ou pas. Il n’y a donc pas d’effet à voir sur cette variable.

Mais les chercheurs ne laissent pas tomber, et creusent encore le sujet. Ils tentent d’affiner leurs données, et se concentrent plus spécifiquement sur l’addiction et sur le sentiment de manque qu’elle engendre lorsqu’un fumeur arrête la cigarette. Parmi les individus dont l’insula est lésée, 12 des 13 fumeurs ont décrit une absence totale de manque lors de l’arrêt. Chez les fumeurs dont l’insula est intacte, ils ne sont que 4 sur 19.

Ainsi, plutôt que d’entrainer l’arrêt du tabac, une lésion de l’insula aurait tendance à supprimer son addiction. Les patients qui en souffriraient pourraient donc arrêter de fumer immédiatement, plus facilement, et rester abstinent ensuite. L’insula interviendrait en particulier sur le sentiment de manque à l’arrêt du tabac.

Comment l’expliquer ?


Une des explications avancées dans l’article serait que l’insula est impliquée dans cette sensation que « fumer est nécessaire à mon corps, il en a besoin ». Lorsque l’on fume, la nicotine agit sur les système endocriniens et nerveux autonome. Or, l’insula est connue pour être impliquée dans la représentation mentale des sensations corporelles. Elle jouerait donc un rôle dans l’anticipation de ceux-ci, et peut être aussi du plaisir ressenti.

L’insula aurait donc un rôle sur cette compulsion à fumer, ce besoin irrépressible d’allumer une cigarette. Si on prolonge le raisonnement, on pourrait supposer que d’autres comportements pourraient être atteints lorsqu'elle est détruite. Des comportement ressentis comme essentiels par le corps, tout comme celui d'aller fumer. Comme par exemple le besoin de se nourrir.

Or, le comportement alimentaire de ces patients est absolument normal.

Deux explications sont avancées pour l’expliquer : la première est que les comportements essentiels à la survie (comme se nourrir) sont codés par plusieurs réseaux neuronaux redondants. Ainsi, si l’un d’eux est endommagé, les autres sont là pour compenser… Et heureusement ! La seconde explication est que l’insula aurait un rôle critique dans les effets corporels qui deviendrait agréables par apprentissage, donc qui ne concernerait pas les besoins vitaux.

Une autre région cérébrale était souvent lésée chez les patients de cette étude. Il s’agit du cortex orbito-frontal, une région de la face inférieure du lobe frontal qui, comme son nom l’indique, se trouve juste au-dessus des orbites. Mais contrairement à l’insula, aucune corrélation n’est retrouvée entre sa destruction  et l’addiction –et le sentiment de manque qui l’accompagne. En effet, cette région du cortex est fortement impliquée dans la prise décision… Avouez que c’est partir avec un certain handicap lorsqu’on souhaite arrêter de fumer !




A quand l’ablation de l’insula chez les addicts au tabac ?

 

Ne mettons pas la charrue avant les chèvres ! Même si cette opération est citée dans l’article, c’est principalement pour démontrer les lourdes conséquences et les effets secondaires qui seraient dramatiques. L’insula n’est pas seulement impliquée dans l’addiction au tabac : elle participe aussi au langage, aux processus attentionnels, à l’humeur, et il a même été montré que son ablation chirurgicale (lorsqu’elle est inévitable) entraîne un risque accru de maladie cardiovasculaire !

Cette question (peu éthique) fait écho à un article publié dans la revue The Lancet, en octobre 2002, dans lequel est rapporté un emballement semblable en Russie. Quelques mois auparavant, une étude qui s’était intéressée au traitement chirurgical des TOCs (troubles obsessionnels compulsifs) avait relevé que l’opération corrigeait aussi l’addiction à la morphine chez les patients qui en souffraient.

Ni une, ni deux, les neurochirurgiens d’un hôpital de Saint Petersburg s’étaient mis en tête de traiter de la même façon les héroïnomanes ! Sans aucun contrôle, alors même que l’étude princeps n’avait jamais été répliquée… Plus de 300 personnes subirent cette opération au doux nom de cryocingulotomie bilatérale – en bref, une congélation du cortex cingulaire grâce à une sonde introduite dans le cerveau, suivi de l’ablation de la zone congelée. Oui, cela s’est bien passé au 21ème siècle. Autant vous dire que le procureur local a vite été mis sur cette affaire !


Pour arrêter de fumer, la meilleure solution reste encore d’en parler à son médecin, qui sait aiguiller, orienter et motiver son patient !

Je vous souhaite à toutes et à tous une très bonne année 2016 !




SOURCES :
- Orellana, C. (2002). Controversy over brain surgery for heroin addiction in Russia. The Lancet Neurology, 1(6), 333.
- Vorel, S. R., Bisaga, A., McKhann, G., & Kleber, H. D. (2007). Insula damage and quitting smoking. Science (New York, NY), 317(5836), 318-9.
- Naqvi, N. H., Rudrauf, D., Damasio, H., & Bechara, A. (2007). Damage to the insula disrupts addiction to cigarette smoking. Science, 315(5811), 531-534.