Raies et Césars
Votre expérience interne est unique. On peut dire que c’est la chose qui vous appartient le plus. Vous êtes le seul à savoir précisément ce que vous voyez dans votre esprit, et vous êtes le seul à connaître vos pensées intérieures. Comment réagiriez-vous si vous découvriez que l’œil de votre esprit peut être manipulé ? Et plus étrange encore, si je vous disais que notre histoire commence avec un remède particulier contre les maux de tête datant du règne de l’Empire romain ?
Au premier siècle de notre ère, Scribonius Largus (médecin royal de l’empereur romain Claude) a trouvé un traitement pour les maux de tête dans une source tout à fait inattendue : un rayon électrique. En plaçant ce poisson étrange et choquant sur le cuir chevelu de ses patients, Scribonius est devenu la première personne connue à appliquer l’électricité au cerveau. Bien que Scribonius ne cherchait qu’à faire disparaître un mal de tête, il est devenu sans le savoir le pionnier d’une technologie qui allait donner lieu à de nombreuses découvertes – notamment une découverte récente sur la façon dont nous visualisons et sur les raisons pour lesquelles la vivacité de l’imagerie visuelle diffère d’une personne à l’autre.
Au fil des siècles, la stimulation électrique du cerveau est passée du poisson électrique de Scribonius aux générateurs à manivelle du XVIIe siècle, puis aux techniques modernes et scientifiquement validées. Une grande partie de cette exploration était destinée à des traitements médicaux – après tout, comment convaincre quelqu’un de porter un étrange poisson électrique à sa tête si ce n’est pour soulager sa douleur.
Ces dernières années, cependant, la stimulation électrique du cerveau est devenue un élément important de la boîte à outils des neuroscientifiques, permettant aux chercheurs de manipuler des parties du cerveau sans avoir à ouvrir le crâne. La stimulation électrique a été utilisée pour traiter la dépression, l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer et la schizophrénie, ainsi que dans de nombreuses études sur la mémoire et l’attention.
Le plus intéressant pour nous, cependant, est une étude datant de 2020 dans laquelle les chercheurs ont utilisé la stimulation électrique pour ajuster la vivacité de l’imagerie visuelle des gens. Leurs résultats soutiennent une théorie sur la façon dont nous visualisons et sur les raisons pour lesquelles nous visualisons différemment.
Avant de voir comment fonctionne la stimulation électrique et pourquoi elle s’avère être un outil merveilleux pour comprendre l’imagerie visuelle et l’aphantasie, prenons un peu de recul pour mieux comprendre ce que signifie avoir différents niveaux de vivacité dans son imagerie visuelle.
A la poursuite des cascades
Bien qu’on n’en parle pas souvent, l’imagerie visuelle varie énormément d’une personne à l’autre. Lorsque vous imaginez une chute d’eau, vous voyez peut-être une image agréable mais floue dans votre esprit, tandis que votre ami voit une chute d’eau parfaite. Ou, comme moi, vous faites peut-être partie des 3 % de la population qui ne voient rien du tout. Si vous ne connaissez pas les différences entre les images visuelles (et l’absence totale d’images visuelles : l’aphantasie), consultez notre introduction.
Au cours des dernières années, les chercheurs ont commencé à réaliser à quel point l’imagerie visuelle varie d’une personne à l’autre. Le terme aphantasia a été inventé en 2015, ce qui montre à quel point ce domaine est nouveau. De nombreuses questions restent en suspens : qu’est-ce que la visualisation, pourquoi les gens en font-ils l’expérience différemment et où ces différences se situent-elles dans le cerveau ?
Bien que des recherches antérieures aient établi un lien entre la vivacité des images et l’activité cérébrale dans le cortex visuel (la zone du cerveau à laquelle les yeux sont reliés), nous ne comprenons pas pourquoi cette différence existe. Y a-t-il quelque chose dans le cortex visuel d’une personne atteinte d’hyperphantasie qui lui permette d’imaginer une chute d’eau cristalline ?
Pour mieux comprendre ce qui se passe dans notre cerveau lorsque nous visualisons et pourquoi certains cerveaux peuvent créer des images plus claires que d’autres, les chercheurs se sont inspirés du livre de Scribonius et ont stimulé électriquement différentes parties du cerveau des personnes pour voir comment cela pouvait affecter leurs visualisations.
Bien que vous et moi comprenions l’électricité beaucoup mieux que Scribonius, nous n’avons toujours pas une idée claire de ce qui se passe lorsque nous appliquons un courant électrique sur notre cuir chevelu (ou sur une raie, d’ailleurs). L’une des grandes avancées est la connaissance du fait que les neurones, les cellules du cerveau, communiquent par l’intermédiaire de l’électricité et que nous pouvons influencer cette communication en faisant pénétrer de l’électricité dans le cerveau par le cuir chevelu. Bien qu’elle puisse sembler être une technologie magique de contrôle du cerveau, il est important de comprendre la précision (ou le manque de précision) avec laquelle la stimulation électrique cible les neurones.
De la même manière que Scribonius tenait simplement son poisson électrique contre le front de son patient, les chercheurs qui utilisent la stimulation électrique placent des coussins chargés d’électricité ou des aimants sur la tête pour faire pénétrer l’électricité dans le cerveau. (Il est à noter que les chercheurs utilisent parfois une batterie pour créer l’électricité ( stimulation transcrânienneà courant continuou tDCS) et d’autres fois un puissant électro-aimant pour le faire ( stimulation magnétique transcrânienneou TMS).
Bien que les neuroscientifiques puissent ouvrir un cerveau et stimuler directement les neurones individuels, cette opération est complexe et dangereuse et n’est réalisée que lorsqu’un chirurgien doit déjà ouvrir le crâne pour une procédure médicale. La méthode non invasive de stimulation électrique, dans laquelle l’électricité est placée sur le cuir chevelu plutôt que directement sur un cerveau ouvert, ne provoque pas l’allumage de neurones individuels, mais augmente l’excitabilité des neurones ciblés. Qu’entend-on par excitabilité ?
Imaginez (sans visualiser, si vous le souhaitez) un pot de pop-corn, plein de grains qui volent dans toutes les directions et font éclater d’autres grains lorsqu’ils atterrissent. Si chaque noyau est un neurone dans votre cortex visuel, alors la chirurgie ouverte du cerveau revient à retirer le couvercle de la marmite et à donner des coups de poing à des noyaux spécifiques, ce qui les fait éclater. Dans le cadre de la stimulation électrique non invasive, nous laissons le couvercle sur la casserole et augmentons le feu de la cuisinière, sans provoquer l’éclatement d’un grain spécifique, mais en augmentant la température de chaque grain, ce qui le rapproche de l’éclatement. C’est ce que nous entendons par excitabilité accrue : nous ne provoquons pas l’éclatement de noyaux spécifiques, mais nous facilitons l’éclatement de n’importe quel noyau. Dans le cerveau, nous ne provoquons pas l’allumage d’un neurone spécifique, mais nous rapprochons chaque neurone de l’allumage. Sans cette excitabilité accrue, un neurone ne peut s’activer que si plusieurs autres neurones le déclenchent en même temps. Avec la stimulation électrique, il peut se déclencher avec l’entrée d’un seul neurone.
Ainsi, la stimulation électrique (sans ouverture du crâne) n’est pas une pratique précise permettant de cibler des neurones individuels. Mais en modifiant l’excitabilité de l’ensemble de la région cérébrale, les neurones se mettent à bavarder beaucoup plus entre eux, ce qui modifie l’activité dans cette zone. Et, sans surprise, lorsque l’activité d’une zone du cerveau se modifie, vous commencez à ressentir des choses étranges.
Voir les étoiles
Disons que je place mon électro-aimant à l’arrière de votre tête, près de la partie de votre cerveau à laquelle vos yeux sont connectés et où la vision est traitée (il s’agit du cortex visuel). En injectant de l’électricité dans cette zone, je peux vous faire voir des étoiles, comme si vous vous étiez cogné la tête, levé trop vite ou frotté les yeux trop fort. Ces étoiles que vous voyez – appelées phosphènes par les scientifiques – sont le résultat de l’activation de vos neurones en dépit d’un manque d’informations visuelles appropriées. Pourquoi voyons-nous des étoiles lorsque nous injectons de l’électricité dans notre cortex visuel ?
Pensez à notre pop-corn : si vous augmentez la puissance du brûleur pendant un court instant, tous les grains qui étaient sur le point d’éclater s’enflammeront et vous verrez un éclatement soudain des grains. L’injection d’une grande quantité d’électricité dans le cortex visuel relève du même principe : un certain nombre de neurones se mettent soudainement en marche et vous voyez ainsi des phosphènes clignotants.
En provoquant ces phosphènes chez un plus grand nombre de personnes, les chercheurs se sont rendu compte que certaines personnes avaient besoin de plus ou moins d’électricité que d’autres pour voir un éclair de lumière. C’est un peu comme si certaines personnes étaient plus “prêtes” à voir des phosphènes. Pour en revenir à notre pot de pop-corn, c’est comme si mon pot était bien chaud et que de nombreux grains étaient prêts à éclater, alors que le vôtre est à feu doux et n’est pas près d’éclater. Si quelqu’un voulait provoquer une explosion dans chaque pot en allumant le brûleur pendant un moment, il devrait augmenter la chaleur sous votre pot, mais pourrait obtenir le même effet avec seulement une petite quantité de chaleur pour mon pot. Il en va de même pour nos cortex visuels : mes neurones sont peut-être déjà plus excitables que les vôtres, ce qui signifie qu’un scientifique peut injecter un peu d’électricité dans mon cerveau pour me faire voir des étoiles, alors qu’il devra en injecter beaucoup dans le vôtre.
Dans cette optique, les chercheurs peuvent mesurer le degré d'”excitation” du cortex visuel d’une personne en observant la quantité d’électricité qu’elle doit injecter avant de provoquer le spectacle lumineux. Pour tenter de découvrir les différences qui existent dans le cerveau de personnes ayant des niveaux d’imagerie visuelle très différents, les scientifiques ont donc utilisé cette méthode pour mesurer l’excitabilité des neurones visuels chez des personnes ayant des niveaux d’imagerie visuelle différents. Leur question était la suivante : la capacité de créer des images visuelles vives dans l’esprit d’une personne a-t-elle quelque chose à voir avec le degré de préparation et de capacité des neurones visuels de cette personne à s’activer ? L’excitabilité des zones visuelles est-elle liée à la vivacité de l’imagerie visuelle ?
Leur conclusion : c’est tout à fait vrai. Plus l’œil d’une personne est vif, moins son cortex visuel est excité. Si je peux envoyer un peu d’électricité à l’arrière de votre tête et vous faire voir des éclairs de lumière, il y a de fortes chances que vous ayez une faible capacité de visualisation. En revanche, les hyperphantasiques, qui voient des images parfaites, ont besoin d’un niveau élevé d’électricité pour voir les phosphènes.
“Lorsque nous avons constaté que l’excitabilité corticale était négativement corrélée à la force de l’imagerie, nous avons d’abord été surpris”, m’a dit Rebecca Keogh, chercheuse principale.
“Mais lorsque toutes les autres expériences ont commencé à montrer la même tendance, nous nous sommes réjouis d’avoir trouvé un mécanisme sous-jacent potentiel expliquant les différences individuelles en matière de capacité d’imagerie.
Aussi passionnants et satisfaisants que soient ces résultats, les chercheurs ne pouvaient pas s’arrêter là. Ils ont montré que les seuils de phosphènes peuvent prédire la vivacité de l’imagerie d’une personne, mais ils n’étaient pas sûrs qu’un cortex visuel excitable soit à l’origine d’une faible vivacité. Le Dr Keogh a expliqué qu'”il se peut que les personnes ayant une imagerie plus forte aient tendance à avoir des cortex moins excitables, mais cela ne joue aucun rôle causal dans la capacité d’imagerie. Pour être sûrs que l’excitabilité corticale joue vraiment un rôle dans les différences individuelles de capacité d’imagerie, nous devions donc montrer que la modification de l’excitabilité corticale modifiait également l’intensité de l’imagerie”.
C’est là qu’intervient la recherche de science-fiction qui consiste à modifier votre expérience interne.
Augmenter la chaleur
Nous avons vu comment les chercheurs peuvent mesurer l’excitabilité du cortex visuel à l’aide de l’électricité : il suffit d’envoyer une décharge électrique et de voir combien il en faut pour que vous voyiez des éclairs de lumière. Plus la secousse a été faible, plus le cortex est excitable. Cette secousse électrique, forte mais de courte durée, est provoquée par un électro-aimant (TMS) et équivaut à allumer le brûleur à plein régime pendant une seconde. Mais les neuroscientifiques peuvent également utiliser une forme légèrement différente de stimulation électrique qui repose sur une batterie au lieu d’un aimant et qui applique un courant électrique plus faible mais constant (tDCS). Il s’agit plutôt d’augmenter légèrement la température du brûleur et de la laisser ainsi.
Lorsque les chercheurs utilisent la tDCS pour alimenter une petite quantité d’électricité de manière soutenue, ils rendent une zone de votre cerveau plus excitable – ou, s’ils intervertissent les bornes négative et positive, moins excitable (comme s’il s’agissait d’éteindre le brûleur). La différence est que, au lieu d’un effet de courte durée permettant aux chercheurs de mesurer l’excitabilité, cette stimulation électrique maintient son effet suffisamment longtemps pour permettre aux chercheurs de modifier temporairement l’excitabilité d’une partie du cerveau.
Avec cet outil en main, les chercheurs n’ont plus qu’à ajuster l’excitabilité du cortex visuel d’une personne et à voir si elle visualise plus ou moins vivement. Sur la base des données précédentes concernant les mesures des phosphènes, on peut s’attendre à ce que si nous rendons le cortex visuel plus excitable, les images seront moins vivantes, et si nous le rendons moins excitable, les images seront plus vivantes.
Bien que cela semble simple, il y a un autre problème à résoudre : comment pouvons-nous savoir avec certitude si votre vivacité est en train de changer ? Vous pouvez avoir l’impression que les images que vous voyez sont plus ou moins vives qu’auparavant, mais il peut être difficile de savoir avec certitude comment cela change (en particulier si le changement est subtil).
Heureusement, il existe des moyens de mesurer la vivacité de votre imagerie visuelle sans dépendre de votre avis subjectif. Le test utilisé par ces chercheurs à cette fin est la tâche de rivalité binoculaire, qui, en résumé, fonctionne comme suit :
Je montre à ton œil gauche un cercle bleu et à ton œil droit un cercle rouge. Comme ces images se chevauchent parfaitement, vous ne pouvez pas les voir toutes les deux en même temps et votre cerveau doit choisir laquelle il veut voir, en alternant souvent entre le cercle bleu et le cercle rouge. En vous montrant un cercle bleu avant de vous montrer les cercles qui se chevauchent, je prépare votre cerveau à s’arrêter sur le cercle bleu et vous êtes donc plus enclin à le voir plutôt que le cercle rouge. Si, au lieu de vous montrer un cercle bleu avant de vous montrer les cercles qui se chevauchent, je vous demande simplement d’imaginer le cercle bleu, vous serez toujours enclin à atterrir sur le cercle bleu plutôt que sur le cercle rouge. Il est important de noter que plus l’imagerie visuelle est vive, plus l’effet d’amorçage est important. Ainsi, en vous demandant plusieurs fois de visualiser un cercle bleu, en vous montrant les cercles qui se chevauchent et en vous demandant ensuite quel cercle vous avez vu, nous pouvons mesurer objectivement la vivacité de votre imagerie.
Vous pouvez en savoir plus sur la tâche de rivalité binoculaire dans notre résumé, mais pour les besoins de cet article, il vous suffit de savoir qu’il existe un moyen objectif de mesurer la vivacité de votre imagerie.
Nos chercheurs disposent donc désormais de deux outils : l’un pour ajuster l’excitabilité du cortex visuel et l’autre pour mesurer objectivement la vivacité des images. Avec ces données en main, ils peuvent aborder la question de la causalité, à savoir si l’excitabilité du cortex visuel est responsable de la vivacité de l’imagerie. Les chercheurs ont soumis 60 personnes à une stimulation électrique qui augmentait ou diminuait l’excitabilité de leur cortex visuel, puis ont testé leur niveau de vivacité à l’aide d’une tâche de rivalité binoculaire. Voici ce que les chercheurs ont découvert :
Étonnamment, ils ont pu modifier l’expérience interne de visualisation des participants en changeant le degré d’excitation de leur cortex visuel. Bien que vous puissiez penser que vos visualisations sont quelque chose que vous contrôlez seul, ces chercheurs peuvent actionner un interrupteur et modifier la vivacité de vos images.
Il convient de noter que ce changement de vivacité n’est pas le jour et la nuit. Les participants n’ont pas signalé de changement évident dans leur imagerie lors de la stimulation électrique. Il est même possible que leur vivacité visuelle n’ait pas changé et que, au lieu de cela, l’électricité entrante ait provoqué un autre changement dans leur cerveau qui, à son tour, a provoqué une différence dans la tâche de rivalité binoculaire. Cependant, de nombreuses recherches montrent que les changements dans la tâche de rivalité binoculaire correspondent à des changements dans la vivacité de l’imagerie, ce qui suggère que ces participants ont réellement fait l’expérience d’un changement dans l’œil de leur esprit.
Les chercheurs ont réalisé une étude solide, montrant que, très probablement, un cortex visuel plus excitable conduit à une imagerie moins vive et vice versa. Pourquoi en est-il ainsi et qu’est-ce que cela signifie pour notre façon de visualiser ?
L’artiste du pop-corn
Revenons à notre pot de pop-corn, qui représente les neurones de notre cortex visuel. Rappelez-vous qu’un cortex visuel très excitable est comme une marmite de grains chauds, prêts à éclater à tout moment. Imaginez maintenant que vous êtes un artiste expérimental qui ne fait des dessins que dans des pots de pop-corn, en piquant tel ou tel grain avec un tisonnier brûlant jusqu’à ce que la Joconde apparaisse dans les grains éclatés.
Si tel est votre objectif, préférez-vous travailler avec une marmite chaude de grains prêts à éclater au moindre coup de pouce ou avec une marmite froide et tranquille où il ne se passe pas grand-chose ? N’oubliez pas que lorsqu’un noyau éclate, il est probable qu’il en déclenche d’autres. Alors, quel pot permettra à votre chef-d’œuvre de briller, et quel pot le transformera en une œuvre d’art floue et incertaine ? Avec un peu de chance, vous avez choisi un pot froid et peu excitant. Il serait impossible de faire un dessin dans une marmite chaude de grains qui éclatent au moindre contact, car votre Mona Lisa finirait par se perdre parmi tous les popcorns accidentellement éclatés.
Pour la même raison qu’une casserole chaude et excitable donne une image plus floue, un cortex visuel plus excitable donne une image moins vivante : il y a trop de bruit pour que l’image soit claire. En revanche, moins le cortex visuel est excité, plus l’image est claire.
Qui fait ce dessin ? Y a-t-il un artiste expérimental dans votre cerveau, qui pousse les neurones à dessiner sur votre cortex visuel ? En un sens, il y en a un : votre cortex préfrontal. On peut considérer cette partie du cerveau, située juste derrière les yeux, comme la “dernière étape” d’une vision normale.
Lorsque vous regardez la Joconde, l’image entre d’abord dans vos yeux, où elle est ensuite envoyée à votre cortex visuel à l’arrière de votre cerveau, puis (via quelques autres arrêts sur une piste très complexe) atteint votre cortex préfrontal, qui semble vous aider à être conscient de cette perception. Mais lorsque vous visualisez la Joconde dans votre esprit, c’est l’inverse qui se produit : votre cortex préfrontal envoie le signal directement à votre cortex visuel.
La visualisation, c’est donc lorsque notre artiste du pop-corn ressent le besoin de dessiner une image sur les grains. Des études d’imagerie cérébrale confirment cette analogie, en montrant que lorsque vous visualisez une image, votre cortex préfrontal s’active et provoque ensuite l’activation des neurones de votre cortex visuel.
Nous avons vu pourquoi la stimulation électrique du cortex visuel pouvait conduire à des images plus ou moins vivantes, mais qu’en est-il de l’implication du cortex préfrontal ? Peut-on utiliser l’électricité pour améliorer les compétences de notre artiste expérimental en matière de pop-corn ?
En utilisant un dispositif similaire, les chercheurs peuvent montrer comment la stimulation électrique du cortex préfrontal (plutôt que du cortex visuel) modifie l’imagerie visuelle.
Il s’avère que, contrairement à notre cortex visuel, l’augmentation de l’excitabilité de notre cortex préfrontal conduit à des images plus vivantes, tandis que la diminution de cette excitabilité conduit à des images plus floues. Alors que l’excitabilité de nos grains de maïs (ou cortex visuel) produit une œuvre d’art médiocre, l’excitabilité de notre artiste (notre cortex préfrontal) donne lieu à une œuvre d’art époustouflante. C’est un peu comme si, en injectant de l’électricité à l’avant de notre cerveau et en excitant notre cortex préfrontal, nous donnions à l’artiste un tisonnier très chaud au lieu d’un tisonnier tiède, ce qui lui permet de dessiner avec plus de précision son image sur les grains de maïs. Si l’on modifie la stimulation électrique pour diminuer l’excitabilité du cortex préfrontal, les outils de l’artiste deviennent trop froids pour qu’il puisse dessiner une image claire.
Pour résumer cette théorie, on peut dire qu’une personne qui a des images très vivantes a soit un cortex préfrontal très excitable, soit un cortex visuel peu excitable, soit les deux, et qu’inversement, un aphantasique a soit un cortex préfrontal moins excité, soit un cortex visuel plus excité, soit les deux.
De nombreux lecteurs, en particulier ceux qui souffrent d’aphantasie, s’empresseront de poser la question suivante : la stimulation électrique peut-elle vous donner des images ? Si vous excitez mon cortex préfrontal et inhibez mon cortex visuel, l’œil de mon esprit verra-t-il pour la première fois ?
La réponse est malheureusement “nous ne savons pas”. Cette étude porte sur des personnes dont la vivacité de l’imagerie est très variable et n’a pas recruté spécifiquement des personnes atteintes d’aphantasie ; elle ne peut donc pas dire si une personne qui n’a pas d’imagerie visuelle peut soudainement en avoir. Si la stimulation électrique augmente la vivacité de l’imagerie visuelle d’une personne dont l’imagerie est moyenne, il y a certainement une chance qu’elle provoque l’imagerie d’une personne aphantasique. Cependant, il est tout à fait possible que l’aphantasie soit due à une différence fondamentale dans le cerveau qui va au-delà de l’excitabilité de ces régions cérébrales, ce qui suggère qu’aucune batterie électrique, aucun aimant ou aucune raie ne pourrait ouvrir l’œil de l’esprit d’une personne aveugle.
Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre sur la visualisation et l’aphantasie, et bien que la vivacité de l’imagerie soit certainement plus complexe qu’une simple interaction entre les cortex préfrontal et visuel, cette recherche nous a permis de mieux comprendre l’imagerie. Comme nous l’avons vu, lorsque les chercheurs utilisent la stimulation électrique pour modifier l’excitabilité de votre cortex visuel ou préfrontal, ils semblent ajuster la vivacité des images que vous ressentez. Cela augure bien de la théorie selon laquelle la visualisation est l’inverse de la vue : alors que la vue implique que des images entrent dans vos yeux et passent par votre cortex visuel pour atteindre votre cortex préfrontal, l’œil de votre esprit “voit” en transmettant des images internes du cortex préfrontal au cortex visuel.
Ainsi, alors que Scribonius ne cherchait qu’un remède contre les maux de tête, il a peut-être été le premier humain à manipuler l’œil d’un autre esprit que le sien. Et même s’ils ne pouvaient pas le savoir, ses patients ouvraient la voie à une meilleure compréhension de la manière dont nous (enfin, pas tous ) visualisons les images et de la raison pour laquelle nous le faisons.
Il reste encore beaucoup à apprendre sur la visualisation et les mécanismes cérébraux qui conduisent à l’aphantasie, mais il semble qu’une grande partie soit liée au degré d’excitation du cortex visuel et du cortex préfrontal. La raison pour laquelle ces différences existent et la manière exacte dont elles conduisent à des images vives ou non vives restent à déterminer. Mieux vaut garder sa raie à proximité.
