Des chercheurs de l'Institut coréen des sciences et technologies et de l'École polytechnique fédérale de Lausanne ont réussi à provoquer des illusions d'auto-localisation en utilisant la réalité virtuelle multisensorielle dans un scanner IRM, en observant les changements dans l'activité des cellules de la grille du cerveau. Cette étude démontre que les changements cognitifs dans la localisation perçue peuvent activer les cellules de la grille sans repères visuels ni mouvements physiques. Les résultats suggèrent que les coordonnées GPS du cerveau réagissent aux expériences cognitives, offrant ainsi un potentiel pour diagnostiquer les symptômes hallucinatoires et développer de nouvelles thérapies pour les conditions illusoires.
Les chercheurs ont noté l’activité des cellules en grille dans le cerveau humain lorsque les illusions d’auto-localisation sont induites par la réalité virtuelle multisensorielle, sans changer les perspectives visuelles.
Le Dr Hyuk-June Moon du Centre de recherche en bionique de l'Institut coréen des sciences et technologies (KIST), en collaboration avec l'équipe du professeur Olaf Blanke de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), a réussi à provoquer des illusions d'autolocalisation avec la réalité virtuelle (VR) multisensorielle dans le scanner IRM et observé les changements correspondants dans l'activité des cellules de la grille du cerveau humain.
Le cerveau est connu pour contenir des cellules de grille et des cellules de lieu, qui assurent le système de positionnement global (GPS) des fonctions qui nous permettent de reconnaître où nous sommes. Lors d'un voyage vers un endroit spécifique, les cellules GPS se déclenchent à leur tour en fonction de leur emplacement, et ces cellules jouent un rôle important dans la reconnaissance de notre emplacement sous forme de coordonnées et dans la mémorisation des événements dans l'espace.
Induction contrôlée de l'illusion d'autolocalisation grâce à la réalité virtuelle multisensorielle dans le scanner IRM. Crédit : Institut coréen des sciences et technologies
Défis des recherches antérieures
Les humains peuvent parfois se percevoir comme étant dans un endroit différent sans réellement bouger leur corps physique, comme lors d'une illusion, comme une expérience hors du corps. Cependant, de tels changements d'autolocalisation purement cognitifs – et la réponse correspondante des cellules GPS du cerveau – n'ont pas été étudiés dans des modèles animaux comme les rats, où ces perceptions ne peuvent être ni induites ni confirmées.
De plus, les méthodes conventionnelles pour étudier les cellules GPS ont nécessité l’ouverture du crâne et la mesure de l’activité de cellules individuelles dans les structures profondes du cerveau avec des électrodes invasives, limitant notre compréhension des cellules GPS humaines.
Pour observer l'activité des cellules de la grille pendant les changements illusoires d'auto-localisation, les chercheurs ont combiné la technologie VR compatible IRM avec une stimulation corporelle multisensorielle pour induire l'illusion, qui était précisément contrôlée dans diverses directions comme prévu. Le IRMf Les images mesurées au cours de l'expérience ont été utilisées pour estimer les activités des cellules de la grille, et les expériences illusoires subjectives des participants ont été évaluées au moyen de questionnaires post-expérience et de mesures comportementales reflétant leur perception de leur propre localisation.
Activités des cellules de la grille dans le cortex entorhinal dans différentes conditions de tâche. Crédit : Institut coréen des sciences et technologies
En conséquence, l’équipe a démontré pour la première fois que des changements purement cognitifs dans les positions magnétiques, des changements illusoires d’auto-localisation induits par une stimulation corporelle multisensorielle, sans aucun changement dans les signaux environnementaux visuels, suscitent des activités correspondantes des cellules de la grille humaine.
Il s'agit de la première étude clinique démontrant que les stimuli corporels multisensoriels peuvent à eux seuls évoquer des activités de cellules de grille, sans aucune sorte de navigation (ni active ni imaginée) et sans changement dans la perspective visuelle. Cela montre que les coordonnées GPS dans le cerveau humain répondent non seulement à la localisation physique du corps, mais également aux informations de localisation basées sur diverses activités et expériences cognitives, ce qui soulève la possibilité d'un diagnostic objectif des symptômes hallucinatoires grâce à l'analyse des images cérébrales. Les résultats devraient également contribuer au développement de nouvelles thérapies en fournissant des cibles pour le traitement des patients souffrant de symptômes illusoires tels qu'une expérience hors du corps.
Similitude entre l'activité des cellules de grille induite par l'illusion et celle induite par la navigation VR. Crédit : Institut coréen des sciences et technologies
Le Dr Moon a déclaré : « Contrairement aux études précédentes sur les cellules humaines, qui reposaient sur les changements dans les signaux visuels environnementaux du point de vue de la première personne, nous avons récemment suggéré un élément de recherche clé consistant à intégrer les signaux corporels multisensoriels. » ajoutant : « Nous prévoyons de mener des recherches collaboratives internationales de suivi pour mieux comprendre les mécanismes cérébraux sous-jacents aux illusions causées par diverses maladies mentales et neurologiques, et pour développer des traitements non invasifs de stimulation cérébrale qui peuvent atténuer ces symptômes. »
Cette recherche a été soutenue par le ministère de la Science et des TIC (ministre Lee Jong-ho) dans le cadre du KIST Projet majeur et Fonds national suisse (320030_188798).
