Discussion

Les résultats de notre expérience IRMf sont généralement cohérents avec ceux de l’étude TEP précédente (15), qui utilisait les mêmes deux tâches (c.-à-d. ICC et ECC) chez dix sujets masculins. En ce qui concerne le MPFC, une augmentation de l’activité du cortex cingulaire antérieur (BA 32), s’étendant dans le cortex préfrontal médial (BA 9), a été trouvée dans leur étude. Dans notre étude, cependant, les réponses dans le MPFC dorsal qui distinguent ICC de ECC étaient largement limitées aux extensions médiales des zones de Brodmann 8, 9 et 10, avec une implication limitée du cingulé antérieur adjacent (Fig. 3). La définition plus claire de ces régions peut être liée à l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique avec sa résolution spatiale plus élevée par rapport à la TEP et à la puissance statistique accrue offerte par un nombre beaucoup plus grand de sujets (24 contre 10). Nos données suggèrent la possibilité de plus d’une zone d’activité accrue dans les zones Brodmann 8, 9 et 10 également (tableau 1, ICC >ECC).

Il est important de souligner que l’ajout d’une condition de base simple, dans notre cas la fixation visuelle, a fourni des informations supplémentaires importantes sur les changements survenant dans d’autres domaines du MPFC en utilisant les mêmes conditions de tâche active qui n’ont pas pu être identifiées dans l’étude précédente (15). Sur le plan dorsal, une activité accrue a été observée au voisinage du cingulaire antérieur de manière égale dans les deux tâches (Fig. 2). Cette activité semblait généralement inclure les pré-SMA et SMA adjacents compatibles avec les activités motrices associées à la performance de la tâche (38) et ses exigences attentionnelles associées (39). Ces augmentations de la MPFC dorsale ont été accompagnées de diminutions de la MPFC ventrale dans les deux conditions de tâche (Fig. 4).

D’autres ont postulé des différences fonctionnelles entre les MPFC dorsaux et ventraux (par exemple, refs. 4, 3, 9 et 40). Bien que la plupart des chercheurs aient abordé ces domaines séparément, nos données expérimentales invitent à les examiner ensemble.

En examinant une interprétation fonctionnelle possible de nos données, nous commençons par noter que les domaines des MPFC présentant des changements spécifiques à une tâche dans notre étude font partie de ceux qui diminuent leur activité dans une grande variété de paradigmes d’activation cognitive (1). Les chercheurs ont rencontré ces diminutions induites par la tâche de l’activité cérébrale régionale même lorsque l’état de contrôle consiste à rester tranquillement les yeux fermés ou à regarder passivement un stimulus. La cohérence avec laquelle ces zones du cerveau participent aux diminutions associées aux tâches malgré la grande variété de tâches auxquelles elles ont été associées nous a amenés à poser l’hypothèse qu’il existe un mode organisé de la fonction cérébrale qui est un état actif par défaut dont les fonctions sont atténuées lors de comportements spécifiques dirigés vers des objectifs (2, 41).

Une caractéristique unique de l’état par défaut que nous posons (2) est qu’il incarne un niveau modal fonctionnellement significatif et à long terme d’activité neuronale. Nous dérivons cette définition de la relation étonnamment uniforme entre le flux sanguin et l’utilisation de l’oxygène qui existe dans le cerveau humain à l’état de repos mais éveillé et inclut les zones présentant régulièrement des diminutions. Dans de telles circonstances, les écarts entre le flux sanguin local et l’utilisation de l’oxygène qui caractérisent les zones dites d’activation et conduisent au signal GRAS dans les études IRMf (pour examen, voir réf. 42) sont remarquables par leur absence. Cette uniformité suggère que l’équilibre a été atteint entre les besoins métaboliques locaux nécessaires pour maintenir un niveau modal d’activité neuronale à long terme et le niveau de flux sanguin dans cette région. Nous pensons que des indices sur la nature fonctionnelle de cet état de base ou de défaut sont révélés par un examen des changements observés dans les zones participant à des diminutions par rapport à cet état de base (1). Dans cette communication, nous concentrons notre discussion sur le MPFC.

Diminution de l’activité à partir d’un état de contrôle passif (p. ex., fixation visuelle) dans le MPFC ventral sont parmi les plus fréquemment observés dans les études d’imagerie fonctionnelle (1). Dans nos deux états de tâche, des diminutions significatives ont de nouveau été observées dans ce domaine (Fig. 4). Comment cela pourrait-il être compris compte tenu de ce que l’on sait actuellement sur la fonctionnalité de cette région?

Anatomiquement, le MPFC ventral est composé de zones cytoarchitectoniquement discrètes qui reçoivent un large éventail d’informations sensorielles du corps et de l’environnement externe via le cortex préfrontal orbital (43-45) et sont fortement interconnectées avec des structures limbiques telles que l’amygdale, le striatum ventral, l’hypothalamus, la région grise périaquéductale du mésencéphale et les noyaux autonomes du tronc cérébral (46-52). De telles relations anatomiques suggèrent un rôle pour ces zones médiales dans l’intégration des aspects viscéromoteurs du traitement émotionnel avec les informations recueillies dans les environnements internes et externes. Certains ont étendu cette idée pour suggérer que le MPFC ventral joue un rôle dans l’intégration des processus émotionnels et cognitifs en incorporant des signaux ou des marqueurs de polarisation émotionnelle dans les processus décisionnels (53-55). Une suggestion connexe a été faite que le MPFC ventral est impliqué dans la régulation d’autres structures limbiques (p. ex., amygdale) sur la base de la « signification actuelle » des stimuli (56). En corollaire de notre modèle d’un mode de fonctionnement cérébral par défaut, nous poserions que ces activités sont en cours à moins qu’elles ne soient atténuées lors de l’exécution d’une tâche cognitive exigeante.

En fait, il a été démontré que les réductions d’activité de la MPFC ventrale observées dans cette expérience et dans d’autres (1) se produisent souvent dans le cadre de performances de tâches cognitives exigeantes en attention. Cela est cohérent avec l’observation selon laquelle l’activité cognitive peut atténuer des aspects du traitement émotionnel tels que l’expérience et l’expression de la détresse (57-59).

Bien que nos données ne révèlent pas de différence statistiquement significative dans le degré de réduction de l’activité MPFC ventrale dans nos deux tâches, l’inspection visuelle des images de la Fig. 4 (voir également le tableau 1) suggère que les réductions sont moindres dans le CCI. Cette observation nous a incités à examiner les données des différents sujets (à publier séparément), qui ont révélé une plus grande variabilité dans cette région associée à la tâche ICC que la tâche ECC. Le fait que le niveau de traitement émotionnel puisse être plus élevé dans la tâche de l’ICC, du moins pour certaines personnes, est intuitivement attrayant. Le fait qu’il y ait peut-être moins de diminution dans ce domaine lorsque le traitement émotionnel se produit conjointement avec une tâche cognitive exigeante en attention est cohérent avec nos résultats précédents (60); il en va de même de la variabilité individuelle observée dans de telles circonstances (61). Enfin, la variabilité individuelle associée à un petit échantillon pourrait bien expliquer que Lane et ses collègues (15) aient noté une activité accrue dans le MPFC ventral (BA25) dans le contraste ICC vs ECC dans leur étude TEP.

Bien que nous ayons noté l’apparition fréquente de réductions d’activité dans les MPFC ventrales, d’autres ont signalé des augmentations (55). Ici, nous souhaitons souligner l’importance de l’état de contrôle utilisé dans toute étude d’imagerie. Nos données illustrent le problème. L’utilisation d’une tâche de contrôle exigeant de l’attention comme référence, comme c’est souvent le cas (55), est susceptible d’être associée à une réduction de l’activité de la MPFC ventrale. Lorsque cela est couplé à une tâche d’intérêt, qui intègre également un élément de traitement émotionnel (le terme « émotionnel” étant compris très largement), la différence entre la ligne de base établie par cette tâche de contrôle et la tâche d’intérêt apparaîtra, selon toute vraisemblance, comme une augmentation. C’est précisément ce que nous avons observé dans un domaine de MPFC en comparant l’ICC à la condition de tâche ECC (voir Fig. 5). Les implications de cette question ont été explorées plus en profondeur ailleurs (2, 60-63). Ainsi, ce que d’autres rapportent comme une augmentation devrait parfois être plus correctement considéré comme une diminution, qui reflète plus précisément les changements locaux de l’activité neuronale liés aux tâches.

Contrairement à la MPFC ventrale, les changements observés dans la MPFC dorsale (en particulier BA 8, 9 et 10) ont inclus à la fois des augmentations et des diminutions. Au moins deux études, y compris la présente expérience et une étude d’induction de l’humeur par Pardo et ses collègues (12), démontrent des augmentations réelles à partir d’un état de base passif, alors qu’une métaanalyse importante (1) a noté des diminutions constantes à partir d’un état de base passif. Autres études (pour examen, voir réf. 14) impliquent généralement l’utilisation d’un état de référence complexe (tâche de contrôle), ce qui rend impossible de déterminer si les augmentations signalées résultent d’une comparaison avec une diminution engendrée par l’exécution de la tâche de contrôle ou une augmentation réelle de la tâche d’intérêt. Néanmoins, la plage dynamique d’activité dans BA 8, 9 et 10 semble inclure à la fois des augmentations et des diminutions par rapport à son mode de fonctionnement de base ou par défaut.

Le rapport et l’examen récents de Castelli et de ses collègues (14) résument bon nombre des expériences d’imagerie fonctionnelle qui ont rapporté des augmentations d’activité dans BA 8, 9 et 10 et dans le sulcus paracingulé adjacent. Les processus cognitifs couverts dans leur revue se divisaient en deux catégories générales. La première catégorie était la surveillance ou le signalement de ses propres états mentaux, tels que les pensées auto-générées (16) et les discours intentionnels (64), ainsi que les émotions (15). Une extension de cette dernière catégorie comprend les expériences d’induction de l’humeur (10, 12, 65) qui ont généralement impliqué le souvenir d’événements de la vie personnels chargés d’affects. Ceux-ci ont également montré une augmentation de l’activité dans ce domaine. Une deuxième catégorie d’expériences impliquant cette région consistait à attribuer des états mentaux à d’autres (14, 66).

Sur la base de ces résultats d’imagerie, les Frith ont postulé que les régions préfrontales médiales dorsales sont concernées par des représentations explicites des états du soi. » Nos résultats (Fig. 3) sont compatibles avec cette formulation et suggèrent que l’activité au sein de la MPFC dorsale est augmentée lorsque l’attention est dirigée spécifiquement vers une activité mentale autoréférentielle ou introspective.

Il a été noté par beaucoup qu’une activité mentale similaire se produit spontanément lorsque les sujets ne sont pas activement engagés dans le traitement d’informations générées de l’extérieur. Les discussions sur l’activité mentale autoréférentielle ou introspective incontrôlée qui se produit pendant les conditions de repos se sont largement concentrées sur son contenu ou son caractère psychologique. Il a été appelé, par exemple, « pensées indépendantes du stimulus » (SITs) ou rêveries (67, 68), ”imagerie et pensée sans rapport avec la tâche » (69) et ”association libre » ou ”courant de conscience » (70).

Ingvar (18) a été le premier à attribuer l’activité mentale auto-générée spontanée du cerveau humain au repos à l’activité du cortex préfrontal. Ceci était basé sur sa découverte d’un flux sanguin au repos élevé dans la région préfrontale (17). Une expérience plus récente utilisant le PET (16) a indiqué que l’activité dans BA 8, 9 et 10 était corrélée avec le nombre de sièges et était la plus élevée dans la condition de repos. Ceci est cohérent avec le fait que l’augmentation de la charge cognitive dirigée vers l’extérieur réduit les SITs ainsi que l’activité dans BA 8, 9 et 10 (1). Cela serait cohérent avec l’opinion selon laquelle BA 8, 9 et 10 sont impliqués dans la production de SIT en fonction de leur état par défaut.

Ainsi, des études d’imagerie fonctionnelle suggéreraient que les BA 8, 9 et 10 pourraient être nécessaires à une activité mentale spontanée ainsi qu’à une activité autoréférentielle ou introspective liée à une tâche. Études des lésions du MPFC dorsal (71) (voir aussi refs. 72 et 73) et ses connexions (74, 75) soutiennent également cette hypothèse.

Nous soulignons que cette activité spontanée ne représente pas simplement du « bruit » (62, 63), mais comme David Ingvar l’a d’abord posé (18, 76), elle pourrait impliquer une ”simulation continue du comportement », une répétition intérieure ainsi qu’une optimisation des programmes série cognitifs et comportementaux pour l’avenir de l’individu. Tulving et ses collègues ont étendu cette réflexion dans leurs travaux sur la mémoire épisodique et la conscience autonoétique (pour une revue récente, voir réf. 22). Nous proposerions que le MPFC dorsal participe au traitement de telles représentations qui incarnent des aspects du soi, en particulier le soi « narratif” (19) ou « autobiographique” (20) temporellement étendu.

L’émergence est une vue élargie de l’instanciation neuronale du « soi » aux multiples facettes.”Dans nos travaux précédents (2), nous avons suggéré que l’état par défaut du cerveau instancie des fonctions qui font partie intégrante du soi et peuvent être disponibles ou indisponibles pour la conscience. Ceux-ci comprennent la surveillance des environnements internes et externes et une certaine évaluation de la saillance des stimuli pour l’individu. Nous pensons que le MPFC ventral contribue à ce dernier. Cependant, cela représente évidemment une vision très incomplète du soi. Comme l’a noté Ingvar, « le cerveau ne peut pas produire une conscience consciente normale sans que le « soi” ait un accès « total » en quelque sorte simultané à l’information dans les systèmes neuronaux subdivisant l’expérience d’un passé, d’un présent et d’un futur  » (18). Ici, nous pensons que le MPFC dorsal est particulièrement important. Nous reconnaissons cependant que l’instanciation neuronale du soi dans toutes ses dimensions est susceptible d’être largement distribuée.

Enfin, la présence souvent observée d’activité mentale spontanée a souvent été considérée comme un « problème” (par exemple, refs. 62 et 63) qui doivent être contrôlées dans des expériences d’imagerie fonctionnelle. Nous suggérons qu’une façon utile d’aborder l’étude d’un concept important tel que le soi est d’explorer davantage la nature de l’activité de l’État par défaut.