mardi, 4 juin 2019
L’illusion de la main en caoutchouc
L’impression d’avoir un corps et de distinguer ce qui en fait partie ou pas est quelque chose que l’on expérimente à chaque instant. C’est un sentiment si familier qu’on s’imagine difficilement comment il pourrait en être autrement. Et pourtant plusieurs expériences, comme celle de l’illusion de la main en caoutchouc dont on va parler dans ce billet, démontrent que c’est une sensation complexe construite par notre cerveau à partir de multiples informations sensorielles qui lui parviennent en permanence.
Si je vous demande par exemple où sont vos pieds en ce moment, vous avez une assez bonne idée de leur position même si vous ne les voyez pas parce qu’ils sont sous votre bureau. De l’information proprioceptive, issue de la position de vos membres et de l’étirement de vos muscles, parvient à votre cerveau en plus d’information tactile du plancher ou de tout autre objet qui exerce une pression sur vos pieds. Et à partir de ces informations, votre cerveau est capable de situer avec assez d’exactitude la position de vos pieds tout en vous convainquant que ce sont bien les vôtres.
Or en 1998, Matthew Botvinick et Jonathan Cohen publient dans la revue Nature une expérience qui montre qu’on peut tromper assez facilement notre cerveau par rapport à ce qui fait ou ne fait pas partie de notre corps. Leur idée a été de faire intervenir la vision, un sens très important chez l’humain, dans l’équation, mais en induisant en erreur cette dernière. Comment ? En faisant simplement accroire au sujet qu’une main en caoutchouc pouvait être la leur.
Pour comprendre comment fonctionne cette illusion, il faut se mettre à la place du sujet, imaginer ce qu’il voit et ce qu’il ne peut pas voir. Comme le montre l’image en haut de ce billet, on lui fait déposer sur la table ses deux mains, mais la main gauche est cachée de sa vue par un panneau. On installe alors la main de caoutchouc devant lui, à l’endroit où pourrait se situer sa main gauche (qui est donc un peu plus à sa gauche, cachée par le panneau).
L’expérimentateur frotte alors simultanément, au même endroit et dans le même sens, la main gauche du sujet qu’il ne peut pas voir et la main en caoutchouc qu’il voit. Il commence par exemple par frotter l’index, puis le majeur, puis l’auriculaire, etc. Au bout de quelques minutes, la plupart des sujets se mettent à avoir une drôle de sensation, comme s’ils ressentaient le mouvement du pinceau sur la main en caoutchouc qu’ils voient. Et ils se mettent alors à avoir l’impression que cette main en caoutchouc est la leur !
L’effet est beaucoup moins efficace si les frottements avec les pinceaux ne sont pas synchronisés ou dans la même direction. Mais quand ils le sont, l’illusion peut être à ce point présente que toute forme d’agression envers cette main en caoutchouc provoquera une forte réaction de peur et de protection de la part des sujets. Et si on leur demande de fermer les yeux et de toucher, avec leur main droite, leur main gauche, ils touchent alors la main en caoutchouc. Ou, du moins, ils ont des difficultés à situer leur véritable main gauche, hésitant à mi-chemin entre cette dernière et celle en caoutchouc.
Cette illusion de la main en caoutchouc (« rubber hand illusion », en anglais) montre qu’avec une corrélation multisensorielle appropriée (ici la vision et le toucher) et des inputs sensoriels qui sont proches de nos croyances habituelles ou de nos attentes a priori (un gant de caoutchouc pour faire la vaisselle rempli d’air qui se trouve sur la table devant nous dans une position où pourrait être celle de notre vraie main), on peut créer l’impression étonnante qu’un objet fait partie de notre corps. En d’autres termes, devant des stimuli visuels et tactiles qui lui disent une chose et ses fibres nerveuses proprioceptives qui lui en disent une autre (i.e. la position de sa vraie main derrière le panneau), notre cerveau tenterait de réduire cet écart en donnant raison, si l’on peut dire, au toucher et à la vision qui semblent dans ce cas précis prédominer.
Que se passe-t-il alors dans notre cerveau pour qu’on ait l’impression qu’une main en caoutchouc fait partie de notre corps ? Dans un article publié en 2004 dans la revue Science et intitulé « That’s My Hand! Activity in Premotor Cortex Reflects Feeling of Ownership of a Limb”, Ehrsson, Spence et Passingham ont réussi à enregistrer par résonance magnétique fonctionnelle l’activité cérébrale de sujets expérimentant l’illusion de la main en caoutchouc. Les images obtenues montraient une augmentation d’activité dans une région du lobe pariétal durant la phase d’entrainement. Peu de temps après, au moment où les sujets commençaient à ressentir la main de caoutchouc comme étant la leur, une région du cortex prémoteur (impliqué dans la planification des mouvements) s’activait aussi davantage. Fait intéressant, si l’on brossait les doigts de la main en caoutchouc de manière désynchronisée par rapport à la vraie main, le sujet ne ressentait pas l’effet de posséder la main en caoutchouc et l’on n’observait seulement l’activation dans la région multimodale du cortex pariétal et pas dans la région prémotrice. Il semble donc, concluait l’étude, que cette activation de la région prémotrice semble fortement impliquée dans la fabrication de ce sentiment d’appartenance à la main en caoutchouc (« the feeling of ownership » ou de « bodily self-attribution », en anglais).
On connaît aussi depuis longtemps des désordres psychiatriques, souvent suite à des ACV comme pour les héminégligences, ou des parties du corps ne sont tout simplement plus considérées par le patient comme étant à lui. Tout cela mis ensemble porte à penser que le sentiment d’appartenance que nous ressentons envers les différentes parties de notre corps n’est pas quelque chose d’acquis une fois pour toute mais plutôt le fruit d’une construction de tous les instants faite par notre cerveau. Et celui-ci utilise les évidences sensorielles à sa disposition pour construire cette sensation d’appartenance qui n’est finalement que son meilleur pari à un moment donné. Généralement, il y a une telle convergence d’évidence multisensorielle qu’il ne s’y trompe pas. Mais l’on vient de voir que si l’on dissocie expérimentalement cette belle corrélation, il peut se fourvoyer royalement !
C’est sans doute ce qui se produit aussi suite à l’amputation d’un membre avec les « douleurs fantômes » que les personnes amputées ressentent parfois. Ces étranges douleurs ressenties à un membre qui n’est même plus là, on réussit toutefois à les amoindrir avec certains dispositifs semblables à celui provoquant l’illusion de la main en caoutchouc. V.S. Ramachandran a par exemple mis au point une « boîte miroir » donnant aux amputés l’impression de voir leur bras manquant. En regardant leur main intacte par le miroir être touchée ou massée, les amputés ont alors l’impression que la main disparue l’est aussi, et cette sensation apaise la douleur. Et quand la personne amputée bouge sa main intacte dans ce dispositif, elle a l’illusion de voir bouger sa main amputée et cela a également pour effet de diminuer la douleur fantôme.
En terminant, notons que la simple sensation que nous avons que les membres de notre corps sont bien à nous, sensation à la base de la notion de conscience de soi, s’explique particulièrement bien dans le large cadre du « cerveau prédictif ». Cette approche mise de l’avant par Karl Friston depuis au moins une décennie postule que notre cerveau tente d’expliquer (ou, plus justement, de réduire l’écart) entre ses meilleurs modèles prédictifs a priori découlant de son expérience de vie (« Bayesian best guesses ») et les données empiriques qui lui parviennent de ses sens.
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