Inimaginables : individual brain differences in visual mental imagery
Inimaginables : différences cérébrales individuelles dans l'imagerie mentale visuelle
Résumé
Visual Mental Imagery is perceptual processing in the absence of direct sensory input. Individuals experience varying degrees of vividness in their visual mental images from unusually vivid imagery to absent or nearly absent imagery, a condition known as “aphantasia”. However, the nature of aphantasia is unclear. Competing models claim that imagery depends crucially either on early visual areas, or on a specific region on the left ventral temporal cortex, known as Fusiform Imagery Node (FIN). In this dissertation, I investigated the neural basis of imagery in typical imagers, and behavioral and neural signature of aphantasia, by combining a computerized Battery of Imagination-Perception and ultra-high-field functional magnetic resonance imaging. In behavior, aphantasic participants reached similar levels of accuracy on all tasks compared to the other groups. However, their response times were slower in both imagery and perceptual tasks, and they had lower confidence in their responses on perceptual tasks. At neural levels, in both groups, imagery tasks activated (i) left-hemisphere fronto-parietal areas; (ii) a domain-general area in the left fusiform gyrus, at a location consistent with the FIN; (iii) domain-preferring areas in the ventral temporal cortex (VTC) which partially overlap with the corresponding perceptual domain-preferring areas. Typical imagers showed increased task-modulated connectivity between the FIN and bilateral fronto-parietal areas and specific VTC domain-preferring regions, whereas aphantasic individuals exhibited a functional disconnection between the FIN and fronto-parietal areas, for both imagery and perception tasks. Further, we observed bilateral face- and color- domain-preferring patches which were distributed along a caudo-rostral axis from occipitotemporal to orbitofrontal cortex. From caudal to rostral patches, imagery and perception recruited similar increasing gradients of domain-selectivity and representation, but opposite gradients of activity amplitude and connectivity, with orbitofrontal patches located near the peak of top-down processes. Critically, aphantasic individuals showed reduced orbitofrontal representation in imagery and reduced orbitofrontal-temporal connectivity in both modalities. Thus, my results unveiled the domain-general and domain-specific circuits of visual mental imagery. Perceptual and imagery processes share similar representations in domain-preferring cortical patches, but exhibit opposite caudo-rostral gradients of activity. Aphantasia is associated with functional disorganization of top-down processes in the fronto-parietal networks and high-level visual areas. A further project concerned conscious visual experience of near-threshold targets. We used intracerebral recordings of patients with drug-resistant epilepsy. The results showed that right-hemisphere fronto-parietal networks shaped human conscious report through attention gain and reorienting. Additionally, conscious report accompanied left-hemisphere dorsolateral-prefrontal activity, independent of attention. My results support the general hypothesis that subjective visual experience - whether perceived or imagined - depends on the integrated activity of fronto-parietal networks and high-level visual cortex.
L'imagerie mentale visuelle est un traitement perceptif en l'absence d'entrée sensorielle directe. Les individus ont des images mentales visuelles plus ou moins vivantes, allant d'une imagerie exceptionnellement vive à une imagerie absente ou presque, un état connu sous le nom de "aphantasie". Cependant, la nature de l'aphantasie n'est pas claire. Des modèles concurrents affirment que l'imagerie dépend principalement soit des zones visuelles précoces, soit d'une région spécifique du cortex temporal ventral gauche, connue sous le nom de Nœud Fusiforme d'Imagerie (FIN). Dans cette thèse, j'ai étudié la base neuronale de l'imagerie chez les imageurs typiques et la signature comportementale et neuronale de l'aphantasie, en combinant une Batterie informatisée d'Imagination et de Perception, et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à très haute résolution. En ce qui concerne le comportement, les participants aphantasiques ont atteint des niveaux de précision similaires à ceux des autres groupes pour toutes les tâches. Cependant, leurs temps de réponse étaient plus lents dans les tâches d'imagerie et de perception, et ils avaient moins confiance en leurs réponses dans les tâches de perception. Au niveau neuronal, dans les deux groupes, les tâches d'imagerie ont activé (i) des zones fronto-pariétales de l'hémisphère gauche ; (ii) une zone générale du domaine dans le gyrus fusiforme gauche, à un endroit compatible avec le FIN ; (iii) des zones préférentielles du domaine dans le cortex temporal ventral (VTC) qui se chevauchent partiellement avec les zones préférentielles du domaine perceptif correspondantes. Les imageurs typiques ont montré une connectivité accrue modulée par la tâche entre le FIN et les zones fronto-pariétales bilatérales et les régions spécifiques du VTC qui se réfèrent à un domaine, tandis que les personnes aphantasiques ont montré une déconnexion fonctionnelle entre le FIN et les zones fronto-pariétales, à la fois pour les tâches d'imagerie et de perception. De plus, nous avons observé des zones bilatérales préférentielles pour les visages et les couleurs, distribuées le long d'un axe caudo-rostral allant du cortex occipitotemporal au cortex orbitofrontal. De l'axe caudal à l'axe rostral, l'imagerie et la perception ont induit des gradients croissants similaires de sélectivité de domaine et de représentation, mais des gradients opposés d'amplitude d'activité et de connectivité, avec des parcelles orbitofrontaux situés près du sommet des processus descendants. Les personnes aphantasiques présentaient une représentation orbitofrontale réduite dans l'imagerie et une connectivité orbitofrontale-temporelle réduite dans les deux modalités. Ainsi, mes résultats ont dévoilé les circuits généraux et spécifiques au domaine de l'imagerie mentale visuelle. Les processus de perception et d'imagerie partagent des représentations similaires dans les parcelles corticales, mais présentent des gradients d'activité caudo-rostrale opposés. L'aphantasie est associée à une désorganisation fonctionnelle des processus descendants dans les réseaux fronto-pariétaux et les aires visuelles de haut niveau. Un autre projet concernait l'expérience visuelle consciente de cibles proches du seuil de détection. Nous avons utilisé des enregistrements intracérébraux de patients souffrant d'épilepsie pharmacorésistante. Les résultats ont montré que les réseaux fronto-pariétaux de l'hémisphère droit façonnaient le rapport conscient de l'homme par le biais d'un gain d'attention et d'une réorientation. En outre, le rapport conscient accompagne l'activité dorsolatérale-préfrontale de l'hémisphère gauche, indépendamment de l'attention. Mes résultats soutiennent l'hypothèse générale selon laquelle l'expérience visuelle subjective - qu'elle soit perçue ou imaginée - dépend de l'activité intégrée des réseaux fronto-pariétaux et du cortex visuel de haut niveau.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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