Représentations cérébrales et effets comportementaux de la distance physique sur l'action et de la distance sociale sur les jugements moraux

Brain representations and behavioral effects of physical distance on action and of social distance on moral judgements

• Auteur / Autrice : Zixuan Tang
• Direction : Jean-Claude Dreher, Edmund Derrington
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cognitive Neuroscience
• Date : Soutenance le 02/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de sciences cognitives Marc Jeannerod (Lyon ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Boulinguez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Dreher, Yann Coello, Frédérique de Vignemont, Alexandra Séverac Cauquil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Coello, Frédérique de Vignemont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cortex cérébral

Inhibition

Distance sociale

Cartes cognitives

Mots clés libres

Espace péri-personnel

Action dirigée vers un but

Inhibition

Distance sociale

Norme sociale

Peripersonal space

Goal-directed action

Inhibition

Social distance

Social norm

Résumé

Les capacités de percevoir et d'interagir avec nos environnements, tant sur le plan physique que social, sont essentielles pour les animaux et les êtres humains. La façon dont l'espace physique est perçu peut être généralisée à l'espace conceptuel et à l'espace social, par la construction de cartes cognitives qui représentent la structure des environnements. Dans cette thèse de doctorat, nous avons examiné comment la distance affecte les interactions avec les objets dans l'espace physique et influence la prise de décision morale dans l'espace social. En utilisant l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), nous avons identifié les mécanismes cérébraux sous-jacents.Dans la première étude, les participants ont effectué une tâche de type Go/No-Go dans un environnement virtuel en 3D, et devaient répondre (Go) ou retirer leur réponse (No-Go) à des stimuli proches ou éloignés. Une condition de contrôle Go, dans laquelle les participants répondaient à tous les stimuli, a été introduite comme condition de base. La distance apparente aux stimuli et la taille rétinienne des stimuli étaient contrôlées par des indices de disparité contextuelle et binoculaire. Nous avons constaté que les participants réagissaient plus rapidement et plus précisément aux objets situés dans l'espace proche qu'à ceux situés dans l'espace lointain, et qu'il s'agissait d'un effet de la distance en soi et non de la taille rétinienne des stimuli ou de leur taille apparente. La réaction aux stimuli proches et lointains partageait le même réseau cérébral, notamment le cingulaire et l'insula bilatérale. Cependant, la modulation de cette activation différait de manière dépendante de la distance en fonction de la réponse correcte. La réponse aux objets orientée vers un but (condition Go) dans l'espace lointain a provoqué une activation neuronale plus forte dans ce réseau, tandis que l'inhibition d'une réaction inappropriée à un stimulus (condition No-Go) a induit des activations neuronales plus importantes dans le même réseau dans l'espace proche.La deuxième étude a introduit une tâche de punition par un tiers dans laquelle les participants ont joué le rôle d'un tiers, qui observe un violateur de norme proposer des offres injustes à des étrangers. Nous avons manipulé la distance sociale entre le tiers et les contrevenants à la norme. Nos résultats comportementaux ont montré que les tierces parties punissaient moins fréquemment les violations de normes lorsque le violateur de normes était socialement proche du participant. Au niveau neuronal, nous avons identifié trois calculs clés dans la prise de décision : la distance sociale entre le tiers et le contrevenant, l'aversion pour l'iniquité et l'utilité de l'option de punition choisie, calculée par un modèle de calcul qui intègre les deux composantes ci-dessus et les coûts de la punition. Nous avons constaté qu'une aversion accrue pour l'iniquité est associée à des activités dans le cortex cingulaire antérieur (CCA) et l'insula bilatérale. La distance sociale engage un réseau bilatéral de cortex fronto-pariétal, ainsi que l'ACC et l'insula bilatérale. La valeur d'utilité intégrée de l'option de punition choisie était liée à l'activité du cortex préfrontal ventromédial (vmPFC).Dans l'ensemble, cette thèse de doctorat caractérise les effets de la distance physique sur l'action, et de la distance sociale sur la punition par un tiers, à l'aide de signaux cérébraux mesurés par IRMf.

The abilities to perceive and interact with our environments, both physically and socially, are essential to animals and human beings. The way physical space is perceived can be generalized into conceptual space and social space, by building cognitive maps that represent the structure of environments. In this Phd. dissertation, we examined how distance affects interactions with objects in physical space and influence moral decision making in social space. By using functional magnetic resonance imaging (fMRI), we identified the underlying brain mechanisms.In the first study, participants performed a Go/No-Go task in a 3D virtual environment, and were required to respond (Go) or withdraw their response (No-Go) to near or far stimuli. A Go-control condition, in which participants responded to all the stimuli, was introduced as the baseline. The apparent distance to the stimuli and the retinal size of the stimuli were controlled by contextual and binocular disparity cues. We found that participants responded quicker and more accurately to objects in near space compared to far space, and this was an effect of the distance per se and neither the retinal size of stimuli nor their apparent size. The reaction to near and far stimuli shared the same brain network including the cingulate and bilateral insula. However, modulation of this activation differed in a distance dependent manner depending on the correct response. The goal-directed response to objects (Go condition) in far space invoked stronger neural activation in this network, whereas the inhibition of an inappropriate reaction to a stimulus (No-Go condition) induced greater neural activations in the same network in near space.The second study introduced a third-party punishment task in which participants took the role of a third party, who observes a norm violator propose unfair offers to strangers. We manipulated the social distance between the third party and the norm violators. Our behavioral findings showed that third-parties punished norm violations less frequently when the norm violator was socially close to the participant. At the neural level, we identified three key computations in decision making: the social distance between third party and the norm violator, the inequity aversion, and the utility of the chosen punishment option calculated by a computational model which integrated the above two components and the punishment costs. We found increased inequity aversion is associated with activities in the anterior cingulate cortex (ACC) and bilateral insula. Social distance engaged a bilateral fronto-parietal cortex network, as well as the ACC and bilateral insula. The integrated utility value of the chosen punishment option was related to activity in the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC).Taken together, this Phd thesis characterizes the effects of physical distance on action, and of social distance on third-party punishment, with brain signals measured by fMRI.