Projet ANR-12-ISV4-0001 – TICUPS : Interactions temporelles entre les flux perceptuels conscient et inconscient.
Programme : Blanc International II - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc Inter II - SVSE 4)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Rufin VANRULLEN (Universite Paul Sabatier - Centre de Recherche Cerveau et Cognition)
Partenaires : Guólì Táiwan Dàxué Yixuéyuàn Fùshè Yiyuàn; Centre de Recherche Cerveau et Cognition
Montant : 157572.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : Aux portes de la perception conscienteInteractions temporelles entres les flux perceptuels conscients et inconscients. Une investigation fondée sur l’illusion de cécité induite par le mouvement.
La perception consciente en différé de 100ms : pourquoi et comment ?La perception consciente nous apparait à la fois facile et instantanée. Pourtant, elle est le résultat de traitements neuronaux intensifs et coûteux en temps. Il n'est donc pas surprenant que le cerveau s'active souvent plusieurs dixièmes de seconde après l'évènement externe qui cause cette réponse. Nous avons récemment révélé que, par-delà ces délais de traitement inhérents à tout système sensoriel, le flux perceptuel de la conscience est encore décalé de 100ms supplémentaires (Wu, Busch, Fabre-Thorpe & VanRullen, 2009). Cette découverte provient de l'utilisation de la cécité induite par le mouvement (MIB en anglais), une technique rendant invisible à la perception consciente un stimulus (par ex. un anneau jaune) qui est néanmoins présent sur la rétine. Une manipulation spécifique (un flash) nous a permis d'induire le retour quasi-immédiat de ce stimulus à la conscience; à notre surprise, les participants voyaient systématiquement l'anneau réapparaître ~100ms avant le flash qui causait cette réapparition. En d'autres termes, le «rechargement« conscient d'une représentation neuronale précédemment établie (celle de l'anneau) prend au moins 100ms de moins que le «chargement« normal d'un nouveau stimulus (le flash). Ceci implique que le flux de la conscience se passe normalement «en différé« de 100ms par rapport à un flux de représentations neuronales déjà traitées mais encore inconscientes. Quelle est la cause, et surtout la fonction de ce délai supplémentaire? Le but de ce projet est d'explorer minutieusement ce délai de 100ms et ses corrélats neuronaux grâce aux dernières techniques neuroscientifiques (analyse EEG temps-fréquence, TMS, IRM fonctionnelle), afin d'appréhender les relations temporelles précises entre les flux perceptuels conscient et inconscient. Ces résultats pourraient engendrer des avancées considérables dans l'exploration des corrélats neuronaux de la conscience.
Une batterie de méthodes d’imagerie cérébraleNotre approche consiste à disséquer, étape par étape, la construction d’une perception consciente, en faisant appel aux techniques actuelles d’imagerie cérébrale: analyses EEG temps-fréquence, IRM fonctionnelle ou Stimulation Magnétique Transcranienne (TMS). Les questions posées à chaque étape sont :1. Corrélats neuronaux de la MIB: quelles sont les différences entre les représentations neuronales (en termes d’analyse EEG temps-fréquence sur des essais uniques) d’un stimulus “supprimé” de la perception consciente, et le même stimulus lorsqu’il est consciemment perçu?2.  Chargement vs rechargement: quelle différence (en termes de potentiel évoqué EEG standard, ou d’analyse plus poussée en décomposition temps-fréquence) entre la réapparition d’un stimulus temporairement rendu inconscient (rechargement) et l’apparition d’un nouveau stimulus (chargement) ?3. Corrélats neuronaux du rechargement : quelles régions cérébrales s’activent sélectivement (en IRMf) lors du rechargement ?4. Durée et devenir des représentations inconscientes : pendant combien de temps (mesure psychophysique) un stimulus rendu inconscient peut-il conserver son avantage temporel pour l’accès à la perception consciente (rechargement) par rapport à un nouveau stimulus (chargement) ?5. Stimulation corticale directe : le délai de 100ms entre flux perceptuels conscients et inconscients peut-il être réduit ou supprimé par une stimulation directe du cortex visuel (TMS) ?6. Cycles de conscience : quel facteur détermine l’avantage temporel relatif entre les processus de chargement et rechargement ? Grâce à des techniques avancées d’analyse EEG développées dans notre laboratoire, nous évaluons l’hypothèse que ce délai varie à chaque essai, suivant les fluctuations d’une oscillation cérébrale.
Résumé de la soumission : La perception consciente nous apparait à la fois facile et instantanée. Pourtant, elle est le résultat de traitements neuronaux intensifs et coûteux en temps. Il n'est donc pas surprenant que le cerveau s'active souvent plusieurs dixièmes de seconde après l'évènement externe qui cause cette réponse. Nous avons récemment révélé que, par-delà ces délais de traitement inhérents à tout système sensoriel, le flux perceptuel de la conscience est encore décalé de 100ms supplémentaires (Wu, Busch, Fabre-Thorpe & VanRullen, 2009). Cette découverte provient de l'utilisation de la cécité induite par le mouvement (MIB en anglais), une technique rendant invisible à la perception consciente un stimulus (par ex. un anneau jaune) qui est néanmoins présent sur la rétine. Une manipulation spécifique (un flash) nous a permis d'induire le retour quasi-immédiat de ce stimulus à la conscience; à notre surprise, les participants voyaient systématiquement l'anneau réapparaître ~100ms avant le flash qui causait cette réapparition. En d'autres termes, le "rechargement" conscient d'une représentation neuronale précédemment établie (celle de l'anneau) prend au moins 100ms de mois que le "chargement" normal d'un nouveau stimulus (le flash). Ceci implique que le flux de la conscience se passe normalement "en différé" de 100ms par rapport à un flux de représentations neuronales déjà traitées mais encore inconscientes. Quelle est la cause, et surtout la fonction de ce délai supplémentaire? Reflète-t-il par exemple une nécessaire ré-entrée (feedback) des signaux avant l'accès conscient? Ou un temps d'activation minimal pour la conscience? Le but de ce projet est d'explorer minutieusement ce délai de 100ms et ses corrélats neuronaux grâce aux dernières techniques neuroscientifiques (analyse EEG temps-fréquence, TMS, IRM fonctionnelle), afin d'appréhender les relations temporelles précises entre les flux perceptuels conscient et inconscient. Ces résultats pourraient engendrer des avancées considérables dans l'exploration des corrélats neuronaux de la conscience. Ce projet est un effort collaboratif entre les deux auteurs principaux de la découverte originale, R. VanRullen (basé en France) et C-T. Wu qui a récemment ouvert un laboratoire indépendant à Taiwan.
Résultats : Par une étude en psychophysique sur un grand nombre de sujets pilotée à l’Université de Taiwan, nous avons appris que l’avantage temporel pour le “rechargement” d’un stimulus inconscient diminue graduellement au cours du temps. La représentation perceptuelle d’un stimulus inconscient s’efface donc, à la manière d’un souvenir.
Grâce à une analyse avancée des EEG pendant l’illusion (expérience pilotée à l’Université de Toulouse), nous avons pu montrer que l’avantage temporel pour le « rechargement » d’un stimulus inconscient est constamment modulé par les oscillations cérébrales à une fréquence de 7Hz. Ainsi, la mise à jour des représentations conscientes se ferait selon un processus neuronal périodique.
Perspectives : L’émergence de la conscience est l’une des questions scientifiques majeures de notre époque. Bien que l’on comprenne certains aspects de l’anatomie et la physiologie du cerveau, et que l’on soit capable de caractériser la séquence d’activations neuronales élicitées par la présentation d’un stimulus donné (comme un anneau jaune), personne ne sait encore quelle portion de cette activité correspond à la reconnaissance consciente et l’expérience phénoménale du stimulus, ou encore ce qui changerait  dans ces activations si le même stimulus était présenté sans évoquer de perception consciente. La recherche sur cette question est primordiale, pas seulement parce qu’elle repousse les limites de la connaissance, mais aussi parce qu’elle peut donner lieu à d’importantes retombées médicales, sociétales ou technologiques.
Publications et brevets : Certains de nos résultats ont été présentés en Mai 2014 à la conférence annuelle internationale de la Société des Sciences de la Vision (VSS) en Floride (USA). Plusieurs soumissions d’articles pour des revues internationales sont attendues dans l’année.