Le miroir de l’esprit
Vous vous promenez dans un parc quand, sorti de nulle part, l’homme devant vous se fait gifler par un frisbee errant. Automatiquement, vous reculez par sympathie. Ou bien vous regardez une course et vous sentez votre propre cœur s’emballer alors que les coureurs tentent de franchir la ligne d’arrivée en premier. Ou bien vous voyez une femme renifler un aliment inconnu et froncer le nez en signe de dégoût. Soudain, votre propre estomac se retourne à l’idée de ce repas.
Pendant des années, de telles expériences ont intrigué les psychologues, les neuroscientifiques et les philosophes, qui se sont demandés pourquoi nous réagissons à un tel niveau instinctif aux actions des autres. Comment comprenons-nous, de manière aussi immédiate et instinctive, leurs pensées, leurs sentiments et leurs intentions ?
A présent, certains chercheurs pensent qu’une découverte récente appelée neurones miroirs pourrait apporter une réponse à ces questions, fondée sur les neurosciences. Les neurones miroirs sont un type de cellules cérébrales qui réagissent de la même manière lorsque nous effectuons une action et lorsque nous voyons quelqu’un d’autre effectuer la même action. Ils ont été découverts pour la première fois au début des années 1990, lorsqu’une équipe de chercheurs italiens a trouvé dans le cerveau de singes macaques des neurones individuels qui s’activaient à la fois lorsque les singes saisissaient un objet et aussi lorsqu’ils regardaient un autre primate saisir le même objet.
Le neuroscientifique Giacomo Rizzolatti, MD, qui, avec ses collègues de l’Université de Parme, a été le premier à identifier les neurones miroirs, affirme que ces neurones pourraient contribuer à expliquer comment et pourquoi nous « lisons » dans l’esprit des autres et ressentons de l’empathie pour eux. Si le fait de regarder une action et d’exécuter cette action peut activer les mêmes parties du cerveau chez les singes – jusqu’à un seul neurone – alors il est logique que le fait de regarder une action et d’exécuter une action puisse également susciter les mêmes sentiments chez les personnes.
Le concept pourrait être simple, mais ses implications sont d’une grande portée. Au cours de la dernière décennie, davantage de recherches ont suggéré que les neurones miroirs pourraient aider à expliquer non seulement l’empathie, mais aussi l’autisme (voir page 52) et même l’évolution du langage (voir page 54).
En fait, le psychologue V.S. Ramachandran, PhD, a qualifié la découverte des neurones miroirs d’une des « histoires non publiées les plus importantes de la décennie. »
Mais cette histoire n’en est qu’à ses débuts. Les chercheurs n’ont pas encore été en mesure de prouver que les humains ont des neurones miroirs individuels comme les singes, bien qu’ils aient montré que les humains ont un système miroir plus général. Et les chercheurs commencent tout juste à sortir du cortex moteur pour essayer de déterminer où ces neurones pourraient résider ailleurs dans le cerveau.
La première étude
La découverte des neurones miroirs doit autant à la sérendipité qu’à l’habileté. Dans les années 1980, Rizzolatti et ses collègues avaient constaté que certains neurones dans une zone du cortex prémoteur des macaques appelée F5 s’activaient lorsque les singes faisaient des choses comme attraper ou mordre une cacahuète.
Les chercheurs voulaient en savoir plus sur la façon dont ces neurones réagissaient à différents objets et actions, ils ont donc utilisé des électrodes pour enregistrer l’activité de neurones F5 individuels tout en donnant aux singes différents objets à manipuler.
Ils ont rapidement remarqué quelque chose de surprenant : Lorsqu’ils prenaient un objet – disons une cacahuète – pour le tendre au singe, certains des neurones moteurs du singe commençaient à s’activer. Plus surprenant encore, il s’agissait des mêmes neurones qui se déclenchaient également lorsque le singe lui-même saisissait la cacahuète.
Les chercheurs ont constaté que les neurones individuels ne répondaient qu’à des actions très spécifiques. Un neurone miroir qui se déclenchait lorsque, par exemple, le singe saisissait une cacahuète ne se déclenchait également que lorsque l’expérimentateur saisissait une cacahuète, tandis qu’un neurone qui se déclenchait lorsque le singe mettait une cacahuète dans sa bouche ne se déclenchait également que lorsque l’expérimentateur mettait une cacahuète dans sa propre bouche.
Les chercheurs ont écrit sur leur découverte inattendue dans un article paru en 1992 dans Experimental Brain Research (vol. 91, n° 1, pages 176-180). Quatre ans plus tard, dans un article paru dans Brain (vol. 119, n° 2, pages 593-609), ils ont baptisé leur découverte « neurones miroirs ».
« Nous avons eu de la chance, car il n’y avait aucun moyen de savoir que de tels neurones existaient », dit Rizzollati. « Mais nous étions dans la bonne zone pour les trouver. »
Des singes aux humains
Une fois que les chercheurs ont identifié les neurones miroirs chez les singes, l’étape suivante a été de les rechercher chez les humains. Mais ils ne pouvaient pas enregistrer l’activité de neurones uniques chez l’homme comme ils pouvaient le faire chez le singe, car pour ce faire, il faut fixer des électrodes directement sur le cerveau.
Au lieu de cela, la première étude sur les neurones miroirs humains a examiné la contraction des muscles de la main. Dans un article publié en 1995 dans le Journal of Neurophysiology (vol. 73, n° 6, pages 2 608-2 611), Rizzolatti et le neuroscientifique Luciano Fadiga, MD, PhD, aujourd’hui à l’université de Ferrare, ont enregistré les potentiels évoqués moteurs – un signal indiquant qu’un muscle est prêt à bouger – des muscles de la main des participants pendant que ceux-ci regardaient l’expérimentateur saisir des objets. Ils ont constaté que ces potentiels correspondaient aux potentiels enregistrés lorsque les participants saisissaient réellement des objets eux-mêmes.
Depuis lors, la plupart des études sur le système des neurones miroirs humains ont utilisé une sorte de neuro-imagerie, généralement l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Par exemple, le neuroscientifique Marco Iacoboni, MD, PhD, de l’Université de Californie à Los Angeles, a utilisé l’IRMf pour imager l’activité cérébrale de participants étudiants de l’université lorsqu’ils regardaient des expérimentateurs faire des mouvements de doigts et lorsqu’ils faisaient eux-mêmes ces mêmes mouvements de doigts. Dans l’étude, publiée dans Science (vol. 286, n° 5 449, pages 2 526-2 528), Iacoboni et ses collègues ont constaté une activité dans certaines des mêmes zones du cortex frontal et du lobule pariétal dans les deux situations.
La différence entre les études d’imagerie chez l’homme et les études électrophysiologiques chez le singe est une question d’échelle, explique le psychologue Christian Keysers, PhD, qui étudie le système des neurones miroirs humains à l’Université de Groningue aux Pays-Bas.
« Lorsque nous enregistrons les signaux des neurones chez le singe, nous pouvons vraiment savoir qu’un seul neurone est impliqué à la fois dans la réalisation de la tâche et dans le fait de voir quelqu’un d’autre réaliser la tâche », dit-il. « Avec l’imagerie, vous savez que dans une petite boîte d’environ trois millimètres par trois millimètres par trois millimètres, vous avez l’activation de l’action et de la vision. Mais cette petite boîte contient des millions de neurones, donc vous ne pouvez pas savoir avec certitude qu’il s’agit des mêmes neurones – peut-être sont-ils simplement voisins. »
En d’autres termes, bien que les chercheurs aient trouvé des preuves d’un système miroir chez les humains, ils doivent encore prouver l’existence de neurones miroirs individuels en dehors des singes. C’est pourquoi, selon Keysers, il est important que les chercheurs continuent à étudier le système miroir à la fois chez les singes et chez les humains.
Dépasser le cortex moteur
Toutes les études initiales sur les neurones miroirs ont examiné les singes et les humains alors qu’ils effectuaient des actions et regardaient les autres effectuer des actions. Il y a une bonne raison à cela, dit Keysers – les zones motrices du cerveau sont parmi les mieux comprises et les mieux cartographiées, il est donc plus facile de savoir où chercher des neurones particuliers à cet endroit.
Mais certaines des questions les plus intéressantes que soulèvent les neurones miroirs ne peuvent pas être répondues par les seuls neurones moteurs – les chercheurs veulent comprendre comment nous percevons les émotions et les sensations des autres, et pas seulement leurs actions.
Keysers et ses collègues étudient justement ces questions. Dans une étude récente, lui et le neuroscientifique Bruno Wicker, PhD, ont utilisé l’IRMf pour examiner l’émotion du dégoût. Dans le cadre d’une étude publiée dans Neuron en 2003 (vol. 40, n° 3, pages 655-664), ils ont réalisé des images du cerveau de 14 participants de sexe masculin alors qu’ils inhalaient des odeurs nocives – comme celle de l’acide butyrique, qui sent le beurre pourri – et qu’ils visionnaient un film montrant un acteur plissant son visage en signe de dégoût. Les chercheurs ont constaté que le fait de ressentir du dégoût et de regarder quelqu’un d’autre avoir l’air dégoûté activait un segment particulier d’une zone olfactive du cerveau des participants appelée l’insula antérieure.
Dans une autre étude récente, également publiée dans Neuron (vol. 42, n° 2, pages 335-346), Keysers et ses collègues se sont penchés sur « l’empathie tactile », ou comment nous ressentons la vue d’autres personnes touchées. Il a constaté que la même zone du cortex somatosensoriel était active à la fois lorsque les 14 participants – cette fois-ci des hommes et des femmes – étaient légèrement touchés sur la jambe avec un engin ressemblant à un plumeau, et lorsqu’ils regardaient des images d’une autre personne touchée au même endroit.
« La chose fondamentale que nous essayons de faire dans mon laboratoire est de dépasser la description motrice originale des neurones pour arriver à un phénomène plus général – comment nous percevons le toucher, les émotions et la douleur des autres », dit Keysers.
D’autres chercheurs s’intéressent à la question de savoir si les neurones miroirs répondent non seulement aux actions ou aux émotions d’autrui, mais aussi à l’intention qui sous-tend ces actions.
« Vous pouvez prendre une tasse à thé parce que vous voulez en prendre une gorgée, ou parce que vous débarrassez la table », explique Marco Iacoboni. « La question est de savoir si les neurones miroirs peuvent faire la différence. »
Dans une étude récente publiée dans PLOS Biology (vol. 3, n° 3, pages 529-535), lui et ses collègues ont trouvé des preuves qu’ils le peuvent. Les chercheurs ont utilisé l’IRMf pour examiner 23 participants alors qu’ils regardaient des vidéos d’une main ramassant une tasse à thé. Dans l’une des vidéos, la tasse était posée sur une table au milieu d’un pot de thé et d’une assiette de biscuits – signe qu’un goûter était en cours et que la main saisissait la tasse pour en prendre une gorgée. Dans l’autre vidéo, la table était en désordre et parsemée de miettes – signe que la fête était terminée et que la main débarrassait la table. Dans une troisième vidéo, la tasse était seule, hors de tout contexte. Les chercheurs ont constaté que les neurones miroirs du cortex prémoteur et d’autres zones du cerveau réagissaient plus fortement aux actions intégrées dans le contexte de la fête du thé qu’à la scène sans contexte.
« Cela suggère que les neurones sont importants pour comprendre les intentions ainsi que les actions », dit Iacoboni.
Prenez toutes ces lignes de preuves ensemble, et il semble clair que les neurones miroirs sont une clé pour comprendre comment les êtres humains survivent et prospèrent dans un monde social complexe, dit le neuroscientifique Vittorio Gallese, MD, PhD, l’un des collègues de Rizzolatti à l’Université de Parme.
« Ce mécanisme neuronal est involontaire et automatique », dit-il – avec lui, nous n’avons pas besoin de réfléchir à ce que les autres font ou ressentent, nous le savons simplement.
« Il semble que nous soyons câblés pour voir les autres comme étant similaires à nous, plutôt que différents », dit Gallese. « À la base, en tant qu’humains, nous identifions la personne que nous avons en face de nous comme quelqu’un qui nous ressemble. »
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