Neural correlates of socio-emotional states in macaques

par Mina Jazayeri

Thèse de doctorat en Neuroscience cognitive

Sous la direction de Jean-René Duhamel.

Soutenue le 18-12-2017

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Institut de sciences cognitives (Lyon) (laboratoire) .

Le président du jury était François Mauguière.

Le jury était composé de Jean-René Duhamel, Elissar Andari, Céline Amiez.

Les rapporteurs étaient Elena Daprati, Luciano Fadiga.

  • Titre traduit

    Les correlats neuronaux des états socio-émotionnels chez le macaque


  • Résumé

    Un pilier d'une vie sociale fructueuse est la capacité de prédire correctement les actions des autres et de percevoir leurs états émotionnels. Des études d'interaction sociale chez les primates ont montré qu'ils sont capables de déduire ce que les autres peuvent entendre ou voir, et de prédire leurs émotions et intentions. Il a été montré qu'ils peuvent manifester différents degrés de comportements prosociaux, allant de la coopération jusqu'à des comportements altruistes et empathiques. Des études d'imageries fonctionnelles chez l'homme ont identifié l'insula antérieur (AI) comme une région cérébrale clé dans le traitement de l'empathie.Spécifiquement, cette région apparait comme l'aire intégratrice des activités liées à la douleur ressentie et observée, suggérant que l'empathie pourrait impliquer un modèle « miroir » des propriétés affectives et sensorielles de la douleur d'autrui. Cependant, les bases neuronales de ce processus n'ont pas encore été découvertes. Dans le but d'examiner le rôle de l'AI dans le traitement de l'empathie, nous avons enregistré l'activité des neurones dans l'AI de deux singes pendant qu'ils sont engagés dans une tâche sociale leur permettant de délivrer un stimulus aversif ou appétitif à leur partenaire, à lui-même ou à personne. Les résultats comportementaux ont montré que les singes prennent en compte le bien-être de leur partenaire. Les données neuronales rapportent différentes populations neuronales répondant aux stimuli aversif ou appétitif et ceux délivrés à soi ou à autrui. Notamment, la population neuronale répondant au stimulus aversif a montré trois profils d'activité : une représentation neuronale de l'expérience désagréable du partenaire, une représentation neuronale de sa propre sensation désagréable et une minorité de neurones montrant des propriétés miroirs entre soi et autrui. Nos résultats suggèrent un modèle neuronal de l'empathie représentant des propriétés distinctes entre l'expérience vécue et observée


  • Résumé

    A cornerstone of a successful social life is the ability to correctly predict others’ actions and empathically perceive their emotional states. Studies on primates’ social interaction have shown that thanks to their keen cognitive abilities monkeys are able to deduce what others can hear or see, and to predict others’ emotions and intentions. It has been shown that primates are able to display different degrees of prosocial behavior, from cooperation to even altruism and empathically driven behavior. Studies using fMRI techniques inhumans have identified the anterior insula (AI) as a key brain region in the processing of empathy. More precisely, this region emerged as the overlapping area activated for both experienced and observed pain,leading to the idea that empathy for pain may involve a mirror-matching model of the affective and sensory features of others' pain. However, the neuronal basis of this process has yet to be uncovered. In an attempt toextend and to investigate the role of the AI in the process of empathy we have recorded single cell activity inthe AI of two monkeys while they were engaged in a social task where based on the performed trials positiveor negative reinforcements could be delivered to self, another monkey, or nobody. Behavioral results showed that monkeys take into account the welfare of their partners even when this has no impact on their ownwelfare. Our neuronal findings report that distinct population of neurons respond differentially to outcomesfor self and other, and to appetitive and aversive outcomes. Interestingly the neuronal population responding to the aversive outcome showed mainly three profiles of activity: neuronal representation of conspecifics’unpleasant experience, neuronal representation of own unpleasant experience and a minority of neurons showing mirroring properties between self and other. Thus, our results suggest a neuronal model of empathy that accounts for the distinctive features between feeling and empathizing


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