Brain-body interactions in conscious experience : linking subjectivity, neural maps of visceral organs, and visual consciousness

par Hyeongdong Park

Thèse de doctorat en Neurosciences Cognitives

Sous la direction de Catherine Tallon-Baudry.

Soutenue le 28-03-2014

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) .

Le jury était composé de À renseigner Engel, À renseigner Lachaux, À renseigner George, À renseigner Lutz, À renseigner Tallon-Baudry.

  • Titre traduit

    Interactions corps-cerveau dans l?expérience consciente : Le rapport entre la subjectivité, les cartes neurales des organes viscéraux et la conscience visuelle.


  • Résumé

    Rapporter 'j'ai vu le stimulus' est la marque de la vision consciente et implique deux caractéristiques fondamentales de l'expérience consciente, à savoir son aspect qualitatif et la subjectivité. L'aspect qualitatif correspond à la perception vive du stimulus, alors que la subjectivité correspond à la conscience implicite que j'ai fait l'expérience du stimulus. Afin de déterminer les bases neurales de la subjectivité, nous introduisons le concept de cadre neural subjectif ('neural subjective frame') qui correspond aux mécanismes biologiques définissant le sujet en tant qu'une entité biologique, un point d'ancrage à partir duquel des expressions relatives à l'expérience consciente à la première personne peuvent être formulées. De plus, je propose que la représentation neurale de l'information viscérale pourrait constituer ce cadre neural subjectif. Afin de tester expérimentalement cette hypothèse, à l'aide de la magnétoencéphalographie, nous avons enregistré les réponses neuronales aux battements cardiaques, pendant que les participants réalisaient une tâche de détection visuelle. Nous avons trouvé que les réponses neuronales aux battements cardiaques avant la présentation du stimulus, dans le cortex cingulaire ventral antérieur et le lobule postérieur intrapariétal droit, pouvaient prédire la détection d'un stimulus visuel de faible contraste. Les réponses neuronales aux battements cardiaques de plus forte amplitude s'accompagnaient d'un taux de détection et d'une sensibilité plus importants, sans changement du critère de décision. Ni les fluctuations des paramètres corporels ni l'excitabilité corticale générale ne semblent contribuer à ces résultats. Par ailleurs, le fait de voir consciemment le stimulus a ralenti le battement cardiaque après la réponse des participants et cet effet de décélération cardiaque pouvait être prédit par la réponse neuronale aux battements cardiaques du cortex cingulaire antérieur ventral, avant la présentation du stimulus. Ainsi, nos résultats sont en faveur de l’hypothèse selon laquelle la cartographie des afférents viscéraux façonne notre expérience subjective perceptive. Au-delà de la vision consciente, ces résultats suggèrent que les signaux internes du corps et leurs représentations neuronales peuvent être la source de fluctuations dans des aires corticales multi-fonctionnelles.


  • Résumé

    Reporting “I saw the stimulus” is the hallmark of conscious vision and implies two fundamental characteristics of conscious experience, namely qualitativeness and subjectivity. Qualitativeness refers to the vivid feeling of the stimulus, whereas subjectivity refers to the implicit awareness that the experience occurred for me. To account for the neural basis of subjectivity, we introduce a concept termed the neural subjective frame which corresponds to the basic biological mechanisms defining the subject as a biological entity, as an anchoring point from which the first-person statements of conscious experience can be expressed. I further propose that neural representation of visceral information could constitute the neural subjective frame. To experimentally test this proposal, using magnetoencephalography, we recorded neural events locked to heartbeats while participants conducted visual detection task. We found that neural responses to heartbeats before stimulus onset in ventral anterior cingulate and right posterior intraparietal lobule could predict the detection of faint visual stimulus. Larger amplitude of neural responses to heartbeats were accompanied by enhanced hit-rate and sensitivity, but without changes in decision criterion. Neither fluctuations in measured bodily parameters nor in overall cortical excitability could account for this finding. In addition, consciously seeing the stimulus decelerated heartbeat after participants responded and the heartbeat slowing effect could be predicted from the prestimulus neural responses to heartbeats in ventral anterior cingulate cortex. Our findings therefore support the hypothesis that neural mapping of visceral afferents shape perceptual subjective experience. Beyond conscious vision, our findings suggest that signals from internal body and their neural representations could be sources of fluctuations in multi-functional cortical areas.

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