Dimension sociale de l’espace péri-personnel des primates - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Social dimension of peripersonal space in primates

Dimension sociale de l’espace péri-personnel des primates

Résumé

Even though we perceive the space surrounding us as a cartesian continuum, the region of space near the body where physical interactions with the environment take place is a special region, termed peripersonal space (PPS). PPS was first defined on the basis of neurons properties recorded in the monkey in specific premotor and parietal brain regions. More recently, a putative homologous network has been identified in humans using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The representation of this space does not refer to a well-demarcated region with clear borders but is instead flexible allowing us to adapt our behavior depending on the context. In particular, the world of human and non-human animals is first and foremost a social world. In this social world, a comfort zone is necessary to regulate the distance between selves and others and thus avoid discomfort or even anxiety. Much less is known about this social dimension of PPS than about the physical, object-related function of PPS. In this context, my PhD work aimed first at bridging the gap between the properties recorded in the monkey’s individual neurons and the neuroimaging measure of the human premotor-parietal network. Second, it aimed at shedding new light on the social dimension of PPS, a topic that has largely been overlooked up to now although it is of utmost importance for all animals. To address these questions, I have developed protocols in virtual reality (VR) environment with a virtual reality headset or with a 3D projector in the MRI scanner because it allows for very precise manipulation and control of visual information at different distances from our body. To carry out my first objective, we used similar experimental procedures in both humans and monkeys to compare cerebral activity with fMRI. Through two tasks, where either real or virtual objects were presented at different distances (close and far) from the body, I identified an homologous premotor-parietal network underlying PPS representation in the two species. To carry out my second objective, I used a multiscale approach. Specifically, my goal was to understand how social information (emotional facial expressions) in our PPS affects our perceptual abilities, our physiological state using measures of pupil diameter and heart rate, and our brain activity using fMRI. At the behavioral level, my results showed that our visual discriminating abilities were improved when emotional faces were presented in PPS compared to the far space, even when retinal size was equated for close and far images. This improvement in perceptual abilities was accompanied by an increase in heart rate frequency, reflecting an arousing response when emotional faces were close to the body. Finally, at the neuronal level, I have identified an occipito-premotor-parietal network with increased activity in the presence of close compared to far emotional faces. Interestingly, my results also show that a common network encoded similarly social and non-social stimuli in PPS. In parallel to this work in heathy volunteers, I also established a direct link between unilateral medial-temporal lesions and a deficit in the regulation of appropriate social distances. In summary, my results demonstrate that social presence in PPS facilitates our behavioral performance, increases our level of arousal, and recruits a central premotor-parietal neural network regardless of the type of cue (social or non-social). Thus, a common neural network might allow a rapid response, that might be primary recruited in any situation occurring in our PPS and additional brain regions might come into play to fine tune our behavior depending on the context.
Même si nous percevons l'espace qui nous entoure comme un continuum cartésien, la région de l'espace près du corps où se déroulent les interactions physiques avec l'environnement est une région spéciale, appelée espace péri-personnel (EPP). L’EPP a d'abord été défini sur la base des propriétés de neurones enregistrés chez le singe dans des régions cérébrales prémotrices et pariétales spécifiques. Plus récemment, un réseau homologue putatif a été identifié chez l'homme en utilisant l’IRMf. La représentation de cet espace ne fait pas référence à une région bien délimitée avec des frontières claires mais est au contraire flexible, nous permettant d'adapter notre comportement en fonction du contexte. En particulier, le monde des hommes et des singes est avant tout un monde social. Dans ce monde social, une zone de confort est nécessaire pour réguler la distance entre soi et les autres et ainsi éviter l'inconfort, voire l'anxiété. Cependant, on sait encore peu de choses sur cette dimension sociale de l’EPP comparé à celle liée aux objets. Dans ce contexte, mon travail de thèse visait d'abord à combler le fossé entre les propriétés enregistrées dans les neurones individuels du singe et les activités cérébrales identifiées en neuroimagerie du réseau prémoteur-pariétal humain. Deuxièmement, il visait à apporter un nouvel éclairage sur la dimension sociale de l’EPP, un sujet qui a été largement négligé jusqu'à présent alors qu'il est de la plus haute importance pour tous les animaux. Pour répondre à ces questions, j'ai développé des protocoles utilisant un environnement de réalité virtuelle (RV) permettant une manipulation et un contrôle très précis des informations visuelles à différentes distances de notre corps. Pour réaliser mon premier objectif, j’ai utilisé des procédures expérimentales similaires chez l'homme et le singe afin de comparer l'activité cérébrale en IRMf. À travers deux tâches, où des objets réels ou virtuels étaient présentés à différentes distances (proche et éloignée) du corps, j'ai identifié un réseau prémoteur-pariétal homologue sous-jacent à la représentation de l’EPP chez les deux espèces. Pour réaliser mon deuxième objectif, j'ai utilisé une approche multi-échelle. Plus précisément, mon objectif était de comprendre comment les informations sociales (expressions faciales émotionnelles) dans notre EPP affectent nos capacités de perception, notre état physiologique, et notre activité cérébrale. Au niveau comportemental, mes résultats ont montré que nos capacités de discrimination visuelle étaient améliorées lorsque les visages émotionnels étaient présentés dans l’EPP par rapport à l'espace lointain, même lorsque la taille rétinienne était similaire pour les images proches et lointaines. Cette amélioration des capacités perceptives s'accompagnait d'une augmentation de la fréquence cardiaque lorsque les visages émotionnels étaient proches du corps. Enfin, au niveau neuronal, j'ai identifié un réseau occipito-prémoteur-pariétal avec une activité accrue en présence de visages émotionnels proches par rapport aux visages lointains. Mes résultats montrent également qu'un réseau commun code de manière similaire des stimuli sociaux et non sociaux dans l’EPP. Parallèlement à ce travail réalisé chez des volontaires sains, j'ai également établi un lien direct entre des lésions unilatérales médio-temporales et un déficit dans la régulation appropriée des distances sociales. En résumé, mes résultats démontrent que la présence sociale dans l’EPP facilite nos performances comportementales, augmente notre niveau de vigilance et recrute un réseau neuronal prémoteur-pariétal central quelque soit le type d’information (sociale ou non sociale). Ainsi, un réseau neuronal commun permettrait une réponse rapide, qui pourrait être principalement recruté dans n’importe quelle situation se produisant dans notre EPP, et des régions cérébrales supplémentaires pourraient entrer en jeu afin d’affiner notre comportement en fonction du contexte.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03689907 , version 1 (07-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03689907 , version 1

Citer

Audrey Dureux. Dimension sociale de l’espace péri-personnel des primates. Neurosciences. Université de Lyon, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LYSE1262⟩. ⟨tel-03689907⟩
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