neuroscience cognitive des emotions

4 NEUROSCIENCE COGNITIVE DES EMOTIONS

Sander et Koenig (S et K) nous proposent, dans le champ de recherche de la neuroscience cognitive des émotions, un modèle computationnel* des mécanismes émotionnels. L'objectif de ce modèle est d'expliquer, en termes cognitifs, les différents comportements émotionnels du sujet humain normal.

Cognition* et émotion sont intimement liées. Par exemple : la réponse classique de type “se battre ou fuir” est plus qu'une réponse comportementale et entraîne des changements dans l'environnement neurochimique de notre cerveau et de notre corps et a une influence majeure sur les activités cognitives

Toute émotion correspond à un profil d'amorçage et d'inhibition de buts et de processus, ainsi qu'à des modifications sélectives de processus automatiques et hormonaux

Dans la réponse de type « se battre ou fuir », un stimulus imprévu peut déclencher une réponse émotionnelle réflexe et une menace est perçue (ce qui est un élément cognitif); cela conduit à une réponse modulée (état dans lequel des buts et des processus spécifiques sont amorcés ,tous les autres processus sont inhibés) ce qui, en retour, modifie la cognition

Cette perspective conduit à distinguer deux systèmes sous-tendant l'émotion, l’un dirigé par le stimulus et qui correspond donc à un processus ascendant et l’autre utilisant l'information stockée afin de moduler le traitement et qui implique donc un processus descendant

Les principales sources de données pour la construction et la validation d'un tel modèle sont les études d'imagerie cérébrale fonctionnelles et les observations du comportement de patients victimes de lésions cérébrales sélectives.

La variabilité rencontrée dans ces données refléterait des variations de l'implication de sous-systèmes précis dans les différentes tâches réalisées, ainsi que des différences quant aux sous-systèmes lésés de l'architecture fonctionnelle du système cognitif émotionnel.

L'apport fonctionnel de chaque sous-système est de transformer de façon spécifique l'entrée lui correspondant en une sortie codée de façon à constituer une entrée potentielle d'un ou plusieurs autres sous-systèmes

4.1 Le buffer* somatosensoriel (cortex somatosensoriel).
Ce sous-système est une mémoire perceptive à très court terme qui représente, en tant que carte somatique, l'état interne du système. Cet état interne se caractérise principalement par des paramètres physiologiques (p. ex., la fréquence cardiaque) et musculaires (p.ex., l'expression faciale).

La fonction du buffer somatosensoriel est de structurer les entrées intéroceptives (en provenance du corps) en unités perceptives qui constituent les entrées de trois autres sous-systèmes, les sous-systèmes d'appariement somatotopique, de pré-traitement d'état interne, et d'activation de pattern d'état interne.

S et K proposent que le cortex somatosensoriel (S1) implémente* ce sous-système. Cette proposition est motivée par le fait que la présence d'un buffer perceptif a été largement démontrée dans d'autres modalités de traitement (p. ex., buffer visuel et buffer auditif).

Un tel buffer représente une nécessaire régularité, partagée par tout système perceptif, lorsque plus d'information parvient à l'entrée du système perceptif que celui-ci n'est capable d'en traiter. Dans tous les cas, cette structure correspond aux cortex perceptifs primaires.

4.2 Le sous-système d'appariement somatotopique (cortex pariétal postérieur droit).
Ce sous-système spécifie la localisation corporelle précise d'où émerge la modification de l'état interne consécutive à une situation génératrice. Il transmet alors l'information à la mémoire associative. S et K proposent que ce sous-système soit implémenté dans le cortex pariétal postérieur droit car ce cortex contient la carte la plus complète de l'état du corps

4.3 Le sous-système de pré-traitement de l'état interne (insula antérieure).
A l'instar des sous-systèmes de pré-traitement postulés dans les autres modalités perceptives, S et K proposent que ce sous-système assure l'extraction de signaux distinctifs de l'état interne permettant un codage neuronal de cet état. L'insula antérieure représente un excellent candidat pour accomplir cette fonction, car cette structure reçoit des connexions provenant de S1 et constitue le site de projection principal des viscères.

4.4 Le sous-système d'activation de patterns* d'états internes (insula antérieure et autres cortex somatosensoriels).
Ce sous-système assure la rétention et l'activation des représentations d'états internes en mémoire à long terme. Il est postulé que les patterns (images, schémas))stockés dans cette mémoire perceptive sont distinctifs et permettent la reconnaissance d'un état interne particulier.
Les résultats concernant l'asymétrie hémisphérique des émotions, les résultats portant sur le comportement de patients cérébro-lésés et les résultats d'études d'imagerie cérébrale fonctionnelle suggèrent que ce sous-système est divisé en un sous-système d'activation de patterns d'états internes positifs et un sous-système d'activation de patterns d'états internes négatifs .

Ces sous-systèmes stockent, respectivement, des représentations d'états internes positifs et négatifs qui sont activées lorsque des émotions positives ou négatives sont reconnues. La sortie de ces sous-systèmes est un code susceptible d'activer des représentations en mémoire associative.

4.5 Le sous-système de connexion stimulus-réponse (striatum, amygdale).
Le sous-système, localisé au niveau du striatum, est impliqué dans l'apprentissage procédural et dans le conditionnement : un stimulus particulier engendre automatiquement une réponse particulière.

Un tel sous-système, qui implique également l'amygdale, rend compte du conditionnement émotionnel car il reçoit des entrées provenant à la fois du sous-système d'activation de patterns d'états internes et des sous-systèmes d'activation de patterns des autres modalités.

De plus, S et K proposent que ce sous-système sous-tend des réponses émotionnelles innées, telle que "la peur d'un objet qui ressemble à un serpent" permettant ainsi un traitement automatique des stimuli biologiquement saillants.

La démonstration la plus claire de l'implication de l'amygdale dans l'évaluation de stimuli potentiellement aversifs vient d'un paradigme permettant de manipuler expérimentalement la valeur émotionnelle d'un stimulus : le conditionnement de peur.

LeDoux a pu montrer, dans des expériences utilisant ce paradigme, l'existence d'une voie sous-corticale directe entre le thalamus et l'amygdale. Ces expériences, réalisées chez le rat, suggèrent que l'amygdale permet d'associer par un apprentissage implicite une valeur aversive à un stimulus préalablement neutre, si le rat a ressenti une émotion de peur lors de sa présentation.

Le rôle de l'amygdale dans la mémoire émotionnelle semble alors parfaitement complémentaire du rôle de l'hippocampe dans la mémoire explicite. Bien que la peur soit une émotion humaine ayant un ancrage phylogénétique fort, il est légitime de se demander si l'amygdale humaine assure un rôle comparable à celle du rat.

De nombreux arguments convergent pour affirmer que l'amygdale humaine jouerait le même rôle, grâce à l'utilisation d'une variante du conditionnement aversif chez l'homme. (Büchel et collaborateurs 1999 ) .

L'amygdale permettrait de créer des associations senrori-émotionnelles (dans le même sens où l'on parle d'associations sensori-motrices). L'hippocampe, en revanche, permettrait l'élaboration d'associations entre informations extéroceptives.

Selon les hypothèses de S et K, le sous-système de connexion stimulus-réponse est également impliqué dans l'évaluation émotionnelle automatique.

En effet, selon certains résultats, l'amygdale permettrait au système cognitif de décider, sans l'intervention de la conscience, que certains stimuli sont négatifs. Whalen et collaborateurs (1998) ont montré, en IRMf*, que l'amygdale est activée en réponse à des visages exprimant la peur, alors que le sujet n'est pas conscient que de tels stimuli lui ont été présentés.

Ces chercheurs se sont assurés d'un traitement implicite en présentant les visages de façon subliminale : chaque visage (exprimant la peur ou la joie) était présenté durant 33 ms et suivi d'un visage neutre durant 167 ms, de telle sorte que le sujet était convaincu de n'avoir perçu que le visage neutre.

4.6 La mémoire associative (cortex ventromédian).
La fonction principale de la mémoire associative est d'identifier un stimulus. La mémoire associative stocke des représentations dites amodales ( qui peuvent être activées quelle que soit la modalité perceptive d'entrée); le stimulus est identifié lorsque l'entrée est appariée avec les traits de l'objet stocké.

Dans le cas des traitements émotionnels, la mémoire associative permet l'interprétation d'un pattern d'état interne dans un contexte particulier, ainsi que l'identification d'une émotion. Le contexte est élaboré selon les attentes du sujet ainsi que par l'intermédiaire des informations concernant la situation qui lui sont transmises par les systèmes perceptifs.

De plus, des informations top-down* constituent un signal provenant de la mémoire associative, en direction du sous-système d'activation de patterns d'états internes, reflétant ainsi le fait que les patterns d'états internes peuvent être activées en l'absence de stimuli externes. La mémoire associative est également le lieu d'associations liant des représentations extéroceptives et intéroceptives localisées dans différents sous-systèmes d'activation de patterns (visuels, auditifs...).
Ces associations relient les représentations extéroceptives et intéroceptives qui étaient co-activées durant le traitement d'une situation donnée. Elles permettent donc la réactivation de patterns d'états internes sur la base d'entrées provenant des sous-systèmes impliqués dans les traitements extéroceptifs.

Des données neurofonctionnelles montrent que le cortex ventromédian est une zone de convergence dans laquelle convergent, d'une part, des informations de toutes les régions corticales sensorielles et, d'autre part, des informations provenant de structures biorégulatrices assurant l'homéostasie.

Ce cortex ventromédian pourrait donc jouer un rôle fondamental pour l'établissement d'un lien entre certains types de situations (grâce aux signaux provenant des aires sensorielles visuelles, auditives, etc.) et certains types d'états du corps.

Des représentations associant certaines catégories d'objets ou d'événements avec des états somatiques agréables ou désagréables pourraient ainsi être élaborées. Damasio a qualifié de telles représentations de "marqueurs somatiques" et a montré qu'elles sont impliquées dans la prise de décisions(voir chapitre précédent).

S et K proposent donc que la partie de la mémoire associative dans laquelle ces représentions extéroceptives-intéroceptives sont implémentées soit le cortex ventromédian.

4.7 Le sous-système de génération d'instructions émotionnelles (Cortex préfrontal dorsolatéral, cingulaire antérieur).
Dans le cas du système moteur, un sous-système de génération d'instructions motrices active un programme moteur qui est transmis à un sous-système d'exécution de mouvements qui commande lui-même l'activation de différents muscles.

Par analogie, dans le cas des émotions, le sous-système de génération d'instructions émotionnelles génère la configuration cerveau/corps la plus appropriée à une situation spécifique, à partir des représentations activées en mémoire associative.

Des arguments relatifs à l'asymétrie hémisphérique des émotions conduisent à proposer que la génération d'instructions émotionnelles liée aux comportements d'approche et celle liée aux comportements d'évitement reposent sur des sous-systèmes distincts, organisés chacun préférentiellement dans un hémisphère cérébral (Davidson) .

Dans une situation d'approche, le comportement le plus adapté est souvent fin et précisément contrôlé, comme cela est le cas, par exemple, dans l'acte de préhension. Au contraire, dans une situation d'évitement, le comportement est moins finement contrôlé et les instructions émotionnelles sont souvent générées dans l'urgence.

Ce type d'instructions d'évitement, envoyé au système nerveux autonome et au système moteur, pourrait être qualifié de "balistique". Ce terme est proposé par analogie aux actes moteurs "balistiques" dont tous les paramètres sont fixés au départ et qui ne sont plus sous le contrôle du sujet dès que l'acte a débuté.

Le sous-système de génération d'instructions émotionnelles liées à l'approche serait implémenté préférentiellement dans le cortex préfrontal dorsolatéral gauche, alors que le sous-système de génération d'instructions émotionnelles liées à l'évitement serait implémenté préférentiellement dans le cortex préfrontal dorsolatéral droit.

Les auteurs postulent également que le cingulaire antérieur soit impliqué dans la génération de ces instructions.
4.8 Le sous-système d'exécution émotionnelle (amygdale, hypothalamus et noyaux du tronc cérébral).
Les instructions générées par les sous-systèmes de génération d'instructions émotionnelles liées à l'approche et à l'évitement activent nécessairement un sous-système effecteur qui module l'état interne de manière à produire une expression émotionnelle.

Un sous-système d'exécution émotionnelle est postulé pour opérer en tant qu'effecteur qui convertit les instructions en modifications effectives de l'état interne.

La sortie de ce sous-système constitue une entrée pour le sous-système de prétraitement d'état interne et pour le buffer somatosensoriel, l'information concernant l'état interne étant ainsi traitée en continu.

Figure 4 Modèle computationnel des émotions adapté de Kosslyn et Koenig 1995 par Sander et Koenig , HERMES (2002)

4.9 Emotions possibles sans le corps ?
4.9.1 Les événements corporels sont-ils nécessaires pour ressentir une l'émotion ?
Oui, mais moins « fortes »

• Walter Cannon : les patients souffrant de blessures de la moelle épinière qui les empêchent de percevoir les états de leur corps disent avoir encore des émotions. Toutefois la qualité des émotions ressenties par ces patients dépendrait du degré de perception de leur corps :

• si lésion de la partie supérieure de la moelle épinière : sensations faibles
• si lésion de la partie inférieure de la moelle épinière (davantage d'informations en provenance du corps sont envoyées au cerveau) : sensations plus fortes

• Etudes sur patients à lésions médullaires : possibilité de ressentir des émotions sans input* du corps; mais leur nature est différente.

exemple d’un patient qui décrit un incident lors duquel une cigarette allumée était tombée de son lit et qu'il ne pouvait pas atteindre : « j'aurais pu brûler juste là, mais ce qui est amusant, c'est que je n'ai pas du tout été choqué par cela, je n'avais simplement pas peur du tout comme vous pourriez le supposer ».

• L'émotion n'est pas uniquement déterminée par l'état de son corps, mais celui-ci est impliqué

• Il persiste dans ce cas les informations venant du visage, ce qui expliquerait la persistance d’une émotion bien qu’atténuée. Si le visage est lui aussi atteint (trijumeau), l’émotion est pratiquement absente.

• Le syndrome du « locked in » , traduit par « enfermement » provient d’une atteinte de la partie antérieure du tronc cérébral. Elle s’accompagne d’une paralysie de tout le corps excepté le clignement des paupières et le mouvement des yeux sur un axe vertical.

Apparemment, les patients atteints de ce syndrome connaissent un étrange sentiment de sérénité intérieure. Cela ne veut pas dire qu’ils ne ressentent pas d’émotions ( probablement par le mécanisme de simulation cérébrale et d’imagerie mentale), mais ils ne déclarent pas éprouver le sentiment de terreur que l’on aurait imaginé en de telles circonstances.

• Analogie émotion / imagerie mentale

• imagerie : activation de représentations perceptives stockées

• émotion : activation de représentations de buts et de processus et inhibition d’autres

• l'imagerie peut susciter une émotion (et avoir une influence sur le corps) : imaginer une scène menaçante peut rendre nos mains moites et nous énerver.

Ainsi, les personnes qui ne reçoivent aucune information de l'état de leur corps peuvent ressentir une émotion (de la même façon qu'elles construisent une image mentale) mais elles ne ressentiront pas le feed-back en provenance de leur corps et du système nerveux autonome.

• Olivier SACKS nous dit: "L'arrêt du processus de proprioception suite à une maladie des nerfs périphériques engendre une profonde perturbation des processus mentaux

• La section du nerf vague des rats annule le rôle de l'amygdale dans la mémoire émotionnelle (apprentissage)

• Les anosognosiques perdent toute conscience de leur état. C'est un trouble engendré suite à une lésion de l'hémisphère droit au niveau:
- des aires somatosensorielles dont l'insula et l’aire S2 situées dans le lobe pariétal
- la matière blanche qui relie ces régions au thalamus, au cortex frontal et aux ganglions de la base.

Les anosognosiques ont une perception et une expression émotionnelle quasi-nulle. Le problème est qu'ils ne peuvent mettre à jour leur état corporel actuel et se basent sur leur état passé satisfaisant et se déclarent donc bien en dépit de l'état présent. On peut momentanément leur faire réaliser leur état mais ils oublient très vite.
Les informations présentes corporelles n'arrivent plus au cerveau de façon automatique et naturelle et. ils n'ont donc plus de référence.
Dans ce cas, nous assistons à une désintégration du MOI car ils ne peuvent plus mettre en corrélation les informations sur l'état présent du corps avec une référence de base concernant ce dernier.
Ainsi la référence corporelle est essentielle, elle est à la base de l'humeur de l'individu.
Toute lésion au niveau de cette circuiterie neurale acheminant les perceptions corporelles entraîne une modification des processus mentaux.

4.9.2 Système nerveux entérique (SNE)
Il commande le péristaltisme, ces contractions qui, en se propageant d'un bout à l'autre du tube digestif, y assure le transit. Michael Gershon , un chercheur de l'université new-yorkaise de Columbia ( anatomie et biologie cellulaire) affirme que 95 % de la sérotonine est fournie par l’estomac.

Et cette molécule responsables des états d'âmes, sur laquelle agissent les antidépresseurs de type PROZAC , est loin d'être le seul neuromessager produit est utilisé par l'appareil digestif.

Les travaux récents de John Furgess et Marcello Costa ( en Australie) ont permis d'en identifier une vingtaine: les mêmes que ceux du cerveau. Ces recherches prouvent que les neurones du SNE (contenant 100 millions de ces neurones) en plus de leur action sur le péristaltisme, ressentent, véhiculent des messages et communiquent avec la circulation locale, les cellules immunitaires et certains organes comme le pancréas et la vésicule biliaire.

Par sa structure et sa chimie, ce SNE est donc un cerveau à part entière en communication permanente avec l'autre, souffrant des mêmes maux et capable de lui transmettre les siens en générant des émotions.

Gershon nous dit " on commence à réaliser que ceux qui cherchent comment le cerveau détraque l'intestin sont partis dans une mauvaise direction. Ainsi, on pensait il y a quelques années qu'il existait une personnalité à colite ulcéreuse, que c'était une maladie psycho-somatique. C'est l'inverse. Avoir des trous dans le colon peut rendre anxieux et névrosé. C'est vrai aussi pour la maladie de Crohn ou l'ulcère peptique. Votre intestin peut vous rendre dingue!. Arrêtez la maladie et vous arrêterez la personnalité".

On sait déjà le rôle du SNE dans certaines pathologies digestives et leur lien avec l'autre cerveau :

Ainsi le syndrome de l'intestin irritable, qui touche 20 ? de la population, est associé à une augmentation de la perception des stimuli viscéraux et à une hypersensibilité de l'intestin aux distensions. Des symptômes exacerbés par le stress qui peut aussi diminuer l'étanchéité de la muqueuse face aux agents infectieux.

Les deux plexus du SNE sont formés de ganglions( amas de corps neuronaux) reliés par des fibres nerveuses réalisant un cerveau en réseaux. Le plexus myentérique, entre les deux couches musculaires de l'intestin, commande les contractions. Le plexus submuqueux , surtout présent dans le grêle, entre les muscles et la muqueuse, contrôle les sécrétions. Ils sont reliés à l'encéphale par le nerf vague et assurent une fonction sensorielle.(voir schéma)

Sur 10 messages nerveux transitant entre la tête et le SNE par le nerf vague, 9 sont émis par l'intestin. La plupart arrive au système limbique qui modère les légers dérangements pouvant occasionner une activité intestinale.

4.10 Apport au Mémoire
Ce chapitre complète le précédent de manière plus précise encore et nous indique les localisations cérébrales à travailler en priorité. Il nous apporte la confirmation expérimentale de l’importance du corps pour la perception voir pour la genèse de l’émotion.

Hypothèse : le corps étant pris en référence dans l’émotion, on peut supposer que l’action de l’ostéopathe changera la perception du corps et agira sur. l’émotion. L’imagerie mentale doit être complétée par le ressenti physique de l’émotion et inversement pour recréer la circularité du systeme.

Figure 5 GERSHON Michael D The second brain,., éd. Harper-Perennial, NEW YORK Système nerveux entérique

Jean-luc LASSERRE Ostéopathe DO

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