Il est courant de concevoir le cerveau comme un organe conçu pour réagir aux stimuli du monde extérieur. Un livre lourd tombe d’une table à côté de vous, et votre cerveau vous permet de voir, d’entendre et de sentir l’impact. Regardez une vidéo muette d’un livre tombant d’une table, cependant, et votre cerveau peut encore générer une version de ces sensations – vous faisant sursauter au claquement illusoire du livre frappant le sol, même si les signaux que nous traiterions normalement comme des sons ou des vibrations sont absents.
C’est parce que nos cerveaux n’ont pas évolué pour réagir au monde qui nous entoure, mais plutôt pour prédire ce qui va nous arriver ensuite, explique la présidente de l’APS, Lisa Feldman Barrett, de l’Université Northeastern.
« Les cerveaux n’ont pas évolué pour la rationalité », a déclaré Barrett. « Ils n’ont pas évolué pour que vous puissiez penser ou percevoir le monde avec précision. Ils n’ont même pas vraiment évolué pour que vous puissiez voir, entendre ou sentir. Les cerveaux ont évolué pour réguler un corps afin qu’il puisse se déplacer efficacement dans le monde. »
La tâche principale d’un cerveau au service du corps est l’allostasie : réguler les systèmes internes du corps en anticipant les besoins et en se préparant à les satisfaire avant qu’ils ne surviennent. L’interoception – la représentation par votre cerveau des sensations de votre propre corps – est la conséquence sensorielle de cette activité, dit Barrett, et est centrale à tout, de la pensée à l’émotion, à la prise de décision et à notre sentiment de soi.
« Votre corps fait partie de votre esprit, pas d’une manière mystique gazeuse, mais d’une manière biologique très réelle », a-t-elle déclaré lors d’un symposium de science intégrative à la Convention internationale des sciences psychologiques (ICPS) 2019 à Paris. « Cela signifie qu’il y a un morceau de votre corps dans chaque concept que vous faites, même dans des états que nous considérons comme une cognition froide. »
Pour maintenir l’allostasie, a poursuivi Barrett, le cerveau doit continuellement construire des concepts qui guident le corps en intégrant des bribes d’entrées sensorielles avec des souvenirs d’expériences similaires du passé. Créer ce modèle interne de votre corps dans le monde permet au cerveau de déduire les causes des données sensorielles qu’il reçoit par la rétine et d’autres organes sensoriels.
« Ce processus prédictif est la façon dont votre cerveau navigue dans le monde, guide vos actions et construit vos expériences », a-t-elle dit.
Le travail de Barrett avec l’IRM fonctionnelle (IRMf) a également mis en lumière le rôle du réseau du mode par défaut du cerveau, qui aide à initier les signaux de prédiction, et le réseau de saillance, qui aide à déterminer quelles données sensorielles inattendues sont importantes à apprendre à un moment donné. La recherche de Barrett montre que ces deux réseaux, travaillant de concert, contribuent à l’allostasie et à ses conséquences interoceptives.
Ironiquement, note Barrett, les cortex limbiques de ces régions, autrefois tournés en dérision comme la « bête intérieure » réactivement émotionnelle du cerveau, peuvent être étroitement liés aux processus d’anticipation qui construisent notre perception du monde.
Processus (mal)prédictifs
Maintenir l’allostase, c’est un peu comme gérer un budget pour le corps, dans lequel le glucose, l’eau, le sel et d’autres composés biologiques constituent la monnaie, dit Barrett ; comme pour tout budget, il est possible d’avoir un déficit métabolique. Lorsque cela se produit, le cerveau réduit ses dépenses pour deux choses « coûteuses » : bouger le corps et apprendre de nouvelles informations. Cela peut entraîner de la fatigue, de la confusion, de l’anhédonie et, à long terme, de la dépression.
La perturbation alostatique n’est qu’un des nombreux facteurs qui contribuent à la dépression, note Barrett. Apprécier la base physique des symptômes peut être utile pour les personnes souffrant de ce trouble, qui ont souvent l’impression de ne pas pouvoir contrôler leurs pensées et leurs sentiments négatifs.
« Parfois, vous vous sentez misérable pour une raison purement physique », dit-elle. « Ce ne sont pas les pensées qui conduisent les sentiments, mais les sentiments qui conduisent les pensées. »
Des différences dans les processus prédictifs soutenus par l’interoception peuvent également contribuer à la psychopathologie, selon Martin Paulus de l’Université de Californie, San Diego. Les individus sains, explique-t-il, ont un ensemble d’attentes sur l’état du monde qu’ils mettent à jour en observant et en évaluant les nouvelles preuves par rapport aux expériences passées.
Un cycliste, par exemple, peut avoir un modèle courant de l’endroit où il peut faire du vélo sur la route qui est basé sur la distance à laquelle les voitures s’approchent généralement du bord, qu’il mettrait continuellement à jour sur la base des sons des voitures en approche et de la distance à laquelle il voit les véhicules le dépasser.
« Ce n’est pas que la perception est un processus passif », a déclaré Paulus. « La perception est un processus actif basé sur ce que sont vos expériences antérieures. »
Ce processus peut cependant déraper. Un individu en bonne santé pourrait percevoir une augmentation du rythme cardiaque en arrivant à une fête comme un indicateur d’excitation, ont écrit Paulus et Murray Stein (Université de Californie, San Diego) dans Brain Structure & Function ; une personne anxieuse, cependant, peut interpréter ce même signal interoceptif comme prédisant un danger imminent.
Paulus, Stein et leur collègue Justin Feinstein (Université de Tulsa) ont étudié plus en détail la base de ces schémas de prédiction interoceptifs dans Biological Psychiatry à travers une étude IRMf de 26 participants, dont la moitié présentait une anxiété de trait élevée. Les résultats ont montré que les participants des deux groupes obtenaient les mêmes résultats dans une série de tâches où ils devaient choisir entre deux options. Cependant, même lorsqu’il y avait peu de chances de faire un mauvais choix, les personnes très anxieuses ont montré une activité significativement plus importante dans le cingulaire antérieur, une région du cerveau impliquée dans la différenciation entre les signaux prédictifs et non prédictifs.
Cela suggère que les personnes sujettes à l’anxiété peuvent avoir besoin de consacrer plus de ressources de traitement à la prise de décision afin de distinguer les fluctuations ordinaires de leur état physiologique des signaux qui prédisent un danger potentiel, écrit Paulus.
Les individus qui connaissent ce type d’échec interoceptif, y compris les personnes souffrant de dépression, a-t-il expliqué, ne passeront pas à une croyance plus adaptative sur l’état du monde, même face à des preuves prouvant que leur compréhension actuelle est incorrecte.
« Vous pouvez souvent présenter à cette personne des preuves que l’anxiété est vraiment irrationnelle ou n’a aucun fondement, et pourtant il y a une forte résistance à l’apprentissage de cette nouvelle information », a-t-il dit.
La rigidité du contexte, d’autre part, peut conduire les individus à appliquer de manière inappropriée leurs expériences passées à leur compréhension d’une situation sans rapport – par exemple, si un randonneur qui a eu un accrochage avec un ours sur le sentier a commencé à s’attendre à des ours à chaque coin de rue sur son trajet quotidien.
Les signaux intéroceptifs peuvent également nous égarer lorsque les signaux de notre corps entrent en conflit avec notre meilleur intérêt, interférant avec nos capacités de prise de décision intuitive. Pour étudier cet effet, Barnaby D. Dunn (Medical Research Council Cognition and Brain Sciences Unit, Royaume-Uni) et ses collègues ont suivi le rythme cardiaque de 92 participants pendant qu’ils effectuaient la tâche de jeu de l’Iowa. Cette mesure de la pensée intuitive repose sur l’identification par les individus que deux des quatre jeux de cartes à leur disposition contiennent principalement des cartes rentables, tandis que les deux autres jeux sont plus susceptibles de diminuer leur score final. Après avoir effectué cette tâche, les participants ont compté les battements de leur cœur sur plusieurs intervalles de temps, que les chercheurs ont comparés aux mesures électrocardiographiques (EKG) réelles de la fréquence cardiaque des participants.
Dans l’ensemble, écrivent les chercheurs dans Psychological Science, les participants ayant une interoception plus précise étaient plus susceptibles de prendre des décisions qui s’alignaient sur leur activité cardiaque – c’est-à-dire de choisir un jeu de cartes en réponse à une augmentation de la fréquence cardiaque. Si leur fréquence cardiaque augmentait en prévision du choix de mauvais decks, cependant, cela pourrait conduire les individus à obtenir de moins bons résultats que ceux qui avaient moins conscience de l’activité de leur corps.
L’étude longitudinale Tulsa 1000 en cours de Paulus vise à identifier comment ces types de modes d’échec prédictifs contribuent à diverses psychopathologies impliquant la consommation de substances et le comportement alimentaire. Un aspect de l’étude met l’interoception cardiaque sur le devant de la scène, en demandant aux participants de compter les battements de leur cœur pour évaluer la conscience qu’ils ont de leur propre corps.
« Ce que j’aimerais faire, c’est voir si nous pouvons construire, au sens littéral, l’ECG du psychiatre », a déclaré Paulus.
En plus de soutenir des diagnostics plus précis, cela pourrait permettre aux praticiens de communiquer comment les échecs dans les processus prédictifs qui s’appuient sur l’interoception peuvent contribuer à la psychopathologie sur une base individuelle, a-t-il conclu.
Écoutez votre cœur
En l’absence d’apports du monde extérieur, le cerveau pourrait générer sa propre activité spontanée, mais il est également possible que cette activité reflète le traitement par le cerveau des apports viscéraux de nos organes internes, a déclaré Catherine Tallon-Baudry, qui étudie les neurosciences cognitives à l’École Normale Supérieure en France. Le cœur et le tractus gastro-intestinal génèrent tous deux leur propre activité électrique (c’est ce qui permet à un cœur de donneur conservé au froid de continuer à battre tout seul) et, au cours du développement fœtal, ces organes commencent à se contracter avant que le cerveau ne soit pleinement actif. Cela suggère que le cerveau se développe en réponse à ces organes.
« Nous avons tendance à penser que le cerveau est assis au sommet de la pyramide, et qu’il contrôle le corps en général – en réalité, c’est probablement l’inverse », a déclaré Tallon-Baudry.
Une indication de cela est la façon dont les informations sont relayées vers et depuis le cerveau par les voies sensorielles du corps : 80 % des fibres du nerf vague montent d’organes tels que l’estomac et le cœur vers le cerveau, tandis que seulement 20 % descendent dans le sens inverse.
Cette interaction sensorielle pourrait cependant concerner plus que la régulation allostatique – les recherches de Tallon-Baudry suggèrent qu’elle pourrait également soutenir la prise de perspective à la première personne, un élément fondamental de notre sens du soi.
Pour être conscient, vous devez avoir un sujet de conscience, explique-t-elle, et l’interoception des signaux de nos organes peut aider notre cerveau à unifier les informations entrantes – y compris la vue, le placement du corps et les catégories cognitives – en un point de vue singulier.
Les discussions sur la conscience peuvent facilement virer en territoire philosophique, a déclaré Tallon-Baudry, mais son travail se concentre principalement sur les aspects mécaniques de ce phénomène.
« Nous savons qu’il y a beaucoup de traitement inconscient de l’information dans le cerveau, donc avoir une perspective à la première personne n’est pas nécessairement un mode par défaut. Nous avons besoin d’un mécanisme pour en rendre compte », a-t-elle déclaré.
Dans une étude du Journal of Neuroscience sondant le lien entre le cœur et la perspective à la première personne, Tallon-Baudry et ses collègues Mariana Babo-Rebelo et Craig G. Richter (École Normale Supérieure) ont suivi l’activité cardiaque et cérébrale de 16 personnes par magnétoencéphalographie (MEG) pendant que leur esprit vagabondait. Les participants étaient périodiquement interrompus par un stimulus visuel, à la suite duquel ils rapportaient le contenu de leurs pensées. Au cours des pensées dont les participants ont déclaré par la suite qu’elles concernaient eux-mêmes, les individus ont montré une plus grande réponse neuronale à leur propre battement de cœur dans le réseau du mode par défaut que pendant les pensées concernant quelqu’un ou quelque chose d’autre.
« La façon dont le cerveau répond aux battements de cœur fait la distinction entre le soi et l’autre », a déclaré Tallon-Baudry.
Une application de cette découverte et d’autres liées aux entrées viscérales, a-t-elle noté, est d’aider à la tâche difficile de l’évaluation des patients dans des états de non-réponse, comme ceux qui sortent du coma. La surveillance de la réponse du cerveau à la fréquence cardiaque peut révéler des signes transitoires de conscience chez ces patients, a expliqué Mme Tallon-Baudry, ce qui peut avoir de graves conséquences sur les décisions de fin de vie.
Feeling Is Seeing Is Believing
L’interception de l’entrée de notre cœur peut également influencer nos perceptions visuelles, a déclaré Manos Tsakiris, membre de l’APS (Royal Holloway University of London, Royaume-Uni) – que ce que nous voyons soit là ou non.
Un codage prédictif défectueux peut contribuer à une série de phénomènes, note-t-il. Aux États-Unis, par exemple, les individus noirs sont plus de deux fois plus susceptibles que les Blancs d’être désarmés lorsqu’ils sont tués lors de rencontres avec la police, qui déclare parfois avoir mal identifié des objets tels que des téléphones comme des fusils et d’autres armes.
Ce biais racial a également été démontré en laboratoire, où les participants blancs engagés dans des tâches d’identification d’armes et de tireur à la première personne sont plus susceptibles de déclarer avoir vu une arme ou de tirer avec leur arme numérique en réponse à des images d’individus noirs.
Dans une étude similaire de Nature Communications portant sur 30 participants blancs, Tsakiris et ses collègues ont surveillé les cycles cardiaques des individus à l’aide d’un ECG pendant une tâche d’identification d’arme. Les chercheurs ont constaté que les individus étaient plus susceptibles d’identifier un objet non menaçant comme une arme à feu lorsqu’il suivait une image d’un individu noir présentée pendant la systole cardiaque, lorsque le sang est éjecté du cœur, que pendant la diastole cardiaque, ou entre les battements de cœur.
Cela suggère que l’activité cardiaque en cours – et la systole cardiaque en particulier, qui est censée améliorer la perception des stimuli induisant la peur – peut influencer l’expression des préjugés, ont déclaré Tsakiris et ses collègues Ruben T. Azevedo (Université du Kent, Royaume-Uni), Sarah N. Garfinkel (Université du Sussex, Royaume-Uni) et Hugo D. Critchley (Brighton and Sussex Medical School) ont écrit.
« Plutôt que de dire que voir c’est croire, nous devrions plutôt penser que croire c’est voir », a déclaré Tsakiris. « Les types de croyances et d’expériences antérieures que vous avez dominent la perception. »
La réponse de notre corps aux images peut également façonner la façon dont nous voyons notre monde sociopolitique, ce qui, parfois, peut rendre difficile de séparer la réalité de la fiction, dit-il. Dans ses recherches en cours, il a constaté que l’accélération du cœur en réponse à des images de photojournalisme montrant la souffrance humaine est corrélée au fait de juger que l’image est réelle, plutôt que mise en scène ou éditée. Les personnes qui ont des difficultés à étiqueter leurs propres émotions, en revanche, sont plus susceptibles de rejeter ces images comme étant truquées.
Un facteur qui ne semble pas jouer un rôle dans ces études, note Tsakiris, est l’orientation politique : On a constaté que les conservateurs et les libéraux utilisaient l’excitation comme indice de réalité, bien que le lien entre l’excitation et la réalité perçue ait été plus fort chez les participants plus âgés.
« Les images, des peintures aux icônes en passant par le photojournalisme et au-delà, ont toujours été des agents culturels très puissants qui façonnent la culture et la façon dont nous vivons les événements sociaux et politiques, en particulier lorsque ceux-ci se produisent à distance », a déclaré Tsakiris.
Ces images sont souvent considérées comme des « témoins véridiques de la réalité », a-t-il poursuivi, mais en même temps, elles reflètent nos croyances. C’est cette illusion d’authenticité, soutenue par les propriétés interoceptives qui construisent nos réalités, qui peut rendre ces perceptions et d’autres si puissantes.
Références et lectures complémentaires
Azevedo, R. T., Garfinkel, S. N., Critchley, H. D., & Tsakiris, M. (2017). L’activité afférente cardiaque module l’expression des stéréotypes raciaux. Nature Communications, 8(1), article 13854. https://doi.org/10.1038/ncomms13854
Babo-Rebelo, M., Richter, C. G., & Tallon-Baudry, C. (2016). Les réponses neuronales aux battements de cœur dans le réseau par défaut codent le soi dans les pensées spontanées. The Journal of Neuroscience, 36, 7829-7840.
https://doi.org/10.1523/jneurosci.0262-16.2016
Dunn, B. D., Galton, H. C., Morgan, R., Evans, D., Oliver, C., Meyer, M., … Dalgleish, T. (2010). Écouter son cœur : How interoception shapes emotion experience and intuitive decision making. Psychological Science, 21, 1835-1844. https://doi.org/10.1177/0956797610389191
Kleckner, I. R., Zhang, J., Touroutoglou, A., Chanes, L., Xia, C., Simmons, W. K., … Feldman Barrett, L. (2017). Preuve d’un système cérébral à grande échelle soutenant l’allostase et l’interoception chez les humains. Nature Human Behavior, 1, article 0069. https://doi.org/10.1101/098970
Paulus, M. P., Feinstein, J. S., Simmons, A., & Stein, M. B. (2004). Anterior cingulate activation in high trait anxious subjects is related to altered error processing during decision making. Biological Psychiatry, 55, 1179-1187.
https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.02.023
Paulus, M. P., & Stein, M. B. (2010). L’interoception dans l’anxiété et la dépression. Structure du cerveau & Fonction, 214(5-6), 451-463. https://doi.org/10.1007/s00429-010-0258-9