THESEde
L’UniversitéClaudeBernardLyonI
Diplômededoctorat
Mention:Neuroscience
Traitement cérébral de l’expression
faciale de peur : vision périphérique
et effet de l’attention
Présentéeetsoutenuepubliquement
le2décembre2009par
DimitriBayle
Membresdujury: PierreKrolak-Salmon……………Directeurdethèse
CatherineLiegeois-Chauvel……..Rapporteur
ChristianMarendaz …………….RapporteuretPrésidentdujury
MargotTaylor…………………..DirecteurdethèseUNIVERSITECLAUDEBERNARD-LYON1
Présidentdel’Université M.leProfesseurL.Collet
Vice-présidentduConseilScientifique M.leProfesseurJ-F.Mornex
Vice-présidentduConseild’Administration M.leProfesseurG.Annat
Vice-président duConseildesEtudesetdelaVieUniversitaire M.leProfesseurD.Simon
SecrétaireGénéral M.G.Gay
COMPOSANTESSANTE
FacultédeMédecineLyonEst–ClaudeBernard Directeur:M.leProfesseurJ.Etienne
FacultédeMédecineLyonSud–CharlesMérieux Directeur:M.leProfesseurF-N.Gilly
UFRd’Odontologie Directeur:M.leProfesseurD.Bourgeois
InstitutdesSciencesPharmaceutiquesetBiologiques Directeur:M.leProfesseurF.Locher
InstitutdesSciencesetTechniquesdeRéadaptation Directeur:M.leProfesseurY.Matillon
Département de Formation et Centre de Recherche en Biologie Directeur:M.leProfesseurP.Farge
Humaine
COMPOSANTESSCIENCESETTECHNOLOGIE
FacultédesSciencesetTechnologies Directeur:M.LeProfesseurF.Gieres
UFRSciencesetTechniquesdesActivitésPhysiquesetSportives Directeur:M.C.Collignon
ObservatoiredeLyon Directeur:M.B.Guiderdoni
InstitutdesSciencesetdesTechniquesdel’IngénieurdeLyon Directeur:M.leProfesseurJ.Lieto
InstitutUniversitairedeTechnologieA Directeur:M.leProfesseurC.Coulet
InstitutUniversitairedeTechnologieB Directeur:M.leProfesseurR.Lamartine
InstitutdeScienceFinancièreetd'Assurance Directeur:M.leProfesseurJ-C.Augros
InstitutUniversitairedeFormationdesMaîtres Directeur:MR.Bernard___________________________________________________________________________
RESUME
L’expression faciale de peur constitue un important vecteur d’information sociale mais aussi
environnementale. En condition naturelle, les visages apeurés apparaissent principalement
dans notre champ visuel périphérique. Cependant, les mécanismes cérébraux qui sous-tendent
la perception de l’expression faciale de peur en périphérie restent largement méconnus. Nous
avons démontré, grâce à des études comportementales, des enregistrements
magnétoencéphalographiques et intracrâniens, que la perception de l’expression faciale de
peur est efficace en grande périphérie. La perception de la peur en périphérie génère une
réponse rapide de l’amygdale et du cortex frontal, mais également une réponse plus tardive
danslesairesvisuellesoccipitalesettemporalesventrales. Lecontrôleattentionnelestcapable
d’inhiber la réponse précoce à l’expression de peur, mais également d’augmenter les activités
postérieures plus tardives liées à la perception des visages. Nos résultats montrent non
seulement que les réseaux impliquées dans la perception de la peur sont adaptés à la vision
périphrique, mais ils mettent également en avant une nouvelle forme d’investigation des
mécanismes de traitement de l’expression faciale, pouvant conduire à une meilleure
compréhension des mécanismes de traitement des messages sociaux dans des situations plus
écologiques.
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ABSTRACT
Facial expression of fear is an important vector of social and environmental information. In
natural conditions, the frightened faces appear mainlyin our peripheral visual field. However,
the brain mechanisms underlying perception of fear in the peripheryremain largelyunknown.
Wehavedemonstrated,through behavioral,magnetoencephalographicand intracranialstudies
that the perception of fear facial expression is efficient in large peripheral visual field. Fear
perception in the peripheryproduces an earlyresponse in the amygdala and the frontal cortex,
and a later response in the occipital and infero-temporal visual areas. Attentional control is
able to inhibit the early response to fear expression and to increase the later temporo-occipital
activitieslinkedtofaceperception.Ourresultsshowthatnetworksinvolvedinfearperception
are adapted to the peripheral vision. Moreover, they validate a new form of investigation of
facial expression processing, which may lead to a better understanding of how we process
socialmessagesinmoreecologicalsituations.
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DISCIPLINE:Neuroscience
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MOTS-CLES: Expression faciale, peur, amygdale, magnétoencéphalographie, sEEG,
périphérie, attention,magnocellulaire
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INTITULEETADRESSE DU LABORATOIRE :
INSERMU821 «Dynamiquecérébraleetcognition » 69675 BRONCEDEXSOMMAIRE
Chapitre1:Del’œilaucerveau:organisationdu systèmevisuel..1
I-Larétine....................................................................................................................3
I.1 Photorécepteur........................................................................................4
I.2 Les relaiscellulairesrétiniens.................................................................6
I.3 Convergencerétinienne..........................................................................6
I.4 Les cellules ganglionnaires.....................................................................7
II-Lesvoiesvisuelles...................................................................................................9
II.1 Lavoierétino-géniculo-striée...............................................................10
II.1.1 Corpsgenouillélatéral.............................................................10
II.1.2 Traitementvisuelcortical.........................................................13
II.2 Voierétino-tectale.................................................................................17
II.2.1 Visionrésiduelle:blindsight...................................................18
Chapitre2:Laperceptiondesvisages.............................................21
I-Etudescomportementalesdelaperceptiondesvisages.....................................23
II-Substratsneuronauxdelareconnaissancedesvisages.....................................27
II.1 Etudeslésionnelles................................................................................27
II.2 Laneuroimageriefonctionnelle............................................................28
II.2.1 Legyrusfusiforme...................................................................28
II.2.2 Unmodèledistribuédutraitementdesvisages........................31
II.3 Décourstemporeldutraitementdesvisages.........................................33
II.3.1 Unepremièreétapeautourde100ms?....................................33
II.3.2 LaN170:l’ondedesvisages...................................................34
II.3.3 Reconnaissancesduvisageaprès200ms.................................35
Chapitre3:Perceptiondesexpressionsfaciales............................37
I-L’expressiondesémotionscommeobjetd’étudescientifique...........................39
II-Corrélatsneuronauxdelaperceptiondesexpressionsfaciales.......................43
II.1 Percevoirl’expressionfaciale:unprocessus àpartdansletraitementdu
visage?.............................................................................................................43II.2 Lecerveau émotionnel..........................................................................44
II.3 Unmodèledelaperceptiondesexpressionsfaciales...........................49
Chapitre 4: Traitement rapide des stimuli menaçants: l’expression
depeur.................................................................................................53
I-Lerôledel’amygdaledanslaperceptiondelapeur..........................................55
II-Untraitementinconscientetautomatique.........................................................58
II.1 Traitementinconscientdelapeur.........................................................58
II.2 Automaticitédutraitementdelapeur...................................................61
III-L’attentionetl’émotion.....................................................................................65
III.1 Modulationdesréponses visuellesparl’attention etparl’émotion.....65
III.2 Rôleducortex frontaldanslaperceptiondel’émotion........................67
III.3 Lecontrôlefrontaldel’émotion...........................................................68
III.3.1 Développementdu contrôleémotionnel.................................69
IV-Aspectstemporelsdutraitementdelapeurparl’amygdale..........................72
IV.1 Apportdesenregistrementsintracrâniens chezl’homme.....................72
IV.2 Apportsdelamagnétoencéphalographie(MEG).................................75
V-Voievisuellerapidedelaperceptiondelapeur................................................76
V.1 L’hypothèsesous-corticale...................................................................76
V.2 Lesindicesenfaveurd’unevoierapideversl’amygdale.....................77
V.2.1 Leblindsightaffectif................................................................77
V.2.2 Les étudesdeneuroimageriefonctionnelle..............................80
Chapitre5:Méthodologie..................................................................89
I-LaMagnétoencéphalographie–MEG.................................................................91
I.1 Originephysiologiquedu signalmesuréenMEG................................91
I.2 Mesuredel’activitémagnétiquecérébrale...........................................96
I.3 AnalysedusignalMEG........................................................................97
II-Enregistrementsintracrâniens-sEEG............................................................100
Chapitre6:Travauxexpérimentaux................................................105
I-Etude1:Effetdel’attentionsélectivesurlaperceptiondelapeur...............107
I.1 Hypothèsesetrésumédel’é