Sensing the heart, seeing the world: Neural mechanisms of attentional allocation between interoception and exteroception

À chaque instant de notre vie, nos cerveaux jonglent avec deux types d'informations très différents. Un flux provient du monde extérieur : la vue d'un arbre, le son d'une voiture, la sensation du vent sur notre peau. L'autre flux provient de l'intérieur même de notre corps : le rythme de notre battement cardiaque, la sensation de plénitude de notre estomac, la tension dans nos muscles. Nous appelons ce premier type de perception l'« exteroception » et le second l'« interoception ». Bien que nous soyons habitués à prêter attention au monde qui nous entoure, les signaux provenant de nos propres corps fonctionnent souvent en arrière-plan, inaperçus. Pourtant, ces signaux internes sont vitaux. Ils façonnent la façon dont nous nous sentons, dont nous prenons des décisions et dont nous maintenons le bon fonctionnement de notre corps. La grande question pour les scientifiques est de savoir comment le cerveau décide de se concentrer sur l'un ou l'autre de ces deux flux lorsqu'ils entrent en compétition pour notre attention. Le cerveau se contente-t-il de monter le volume de l'un tout en baissant celui de l'autre, ou utilise-t-il une stratégie plus complexe pour équilibrer les deux ?

Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de répondre à cette question en observant le cerveau d'adultes sains alors qu'ils basculaient leur attention entre leurs propres battements de cœur et une tâche visuelle. Ils voulaient voir si le cerveau utilise des réseaux différents pour regarder vers l'intérieur par rapport au fait de regarder vers l'extérieur, et si le fait de se concentrer sur l'un réduit réellement l'activité des parties du cerveau qui gèrent l'autre. Pour ce faire, ils ont conçu une expérience ingénieuse où le monde extérieur paraissait exactement le même, peu importe ce que la personne devait faire. Les participants étaient allongés à l'intérieur d'un scanner d'imagerie par résonance magnétique, une machine qui prend des images de l'activité cérébrale. À travers un miroir, ils voyaient un écran rempli d'un flux de bruit visuel en mouvement rapide. Dissimulés dans ce bruit, de minuscules formes rayées apparaissaient et disparaissaient selon un rythme correspondant à un battement de cœur humain normal.

Les participants avaient deux tâches différentes à accomplir lors de blocs de temps alternés. Dans l'une, on leur demandait de compter combien de ces petites formes visuelles ils voyaient. Dans l'autre, on leur demandait d'ignorer complètement les formes et de compter plutôt combien de fois ils sentaient leur propre cœur battre dans leur poitrine. Crucialement, le flux visuel de formes et de bruit continuait de jouer à la même vitesse et au même volume pendant les deux tâches. La seule chose qui changeait était l'endroit où la personne était invitée à diriger son attention. Cette configuration a permis aux chercheurs d'isoler la réponse du cerveau à la direction de l'attention, plutôt qu'aux changements de ce que les yeux voyaient ou à la difficulté de la tâche. Les résultats ont montré que les participants étaient aussi performants dans les deux tâches, comptant les formes visuelles et les battements de cœur avec une précision et une confiance similaires, ce qui a confirmé que le cerveau ne faisait que changer de focalisation, sans éprouver de difficulté particulière avec l'une ou l'autre des tâches.

Lorsque les chercheurs ont examiné les scanners cérébraux, ils ont découvert que le cerveau utilisait deux « quartiers » complètement différents pour gérer ces deux tâches. Lorsque les gens comptaient les formes visuelles, un réseau de zones situées à l'arrière et sur le dessus du cerveau s'illuminait. Cela incluait le cortex visuel à l'arrière de la tête, responsable de la vision, ainsi qu'une région située plus haut, le lobule pariétal supérieur, qui aide à guider l'attention. Curieusement, le cerveau ne se contentait pas d'activer les zones visuelles ; il diminuait également l'activité dans les parties du cortex visuel qui représentent les bords de notre champ de vision, tout en stimulant l'activité au centre, là où se trouvaient les formes. C'était comme si le cerveau plaçait un projecteur sur le centre de l'écran et tamisait le reste.

En revanche, lorsque les gens basculaient pour compter leurs battements de cœur, un autre ensemble de régions cérébrales devenait actif. Ce réseau était centré autour de l'insula, un pli profond de tissu sur le côté du cerveau qui sert de carrefour pour la perception de l'état interne du corps. Les scanners montraient une forte activité dans les parties antérieure et postérieure de l'insula, ainsi que dans des zones proches du sommet du cerveau qui aident à la pensée et au contrôle. Cela suggère que prêter attention au corps nécessite un système dédié, distinct de celui que nous utilisons pour regarder le monde.

La découverte la plus révélatrice fut ce qui se passait lorsque le cerveau changeait de mode. L'étude a montré que lorsque les gens se concentraient sur les formes visuelles, l'activité dans l'insula — le carrefour de la perception corporelle — chutait en réalité en dessous de son niveau de repos normal. Il ne s'agissait pas seulement que le cerveau n'utilisait pas l'insula ; il la supprimait activement. De même, lorsque les gens se concentraient sur leurs battements de cœur, les parties du cortex visuel qui traitent habituellement les bords de l'écran restaient calmes, même si le bruit visuel était toujours présent. Cela indique que le cerveau ne se contente pas d'ajouter de l'attention à une chose ; il atténue activement le traitement de la source concurrente. Il s'agit d'un processus compétitif où les ressources sont déplacées en augmentant un système et en diminuant l'autre.

Les chercheurs ont également découvert un lien entre la capacité des gens à compter leurs battements de cœur et leur comportement cérébral. Ceux qui étaient plus précis pour compter leurs battements de cœur montraient moins d'activité dans une zone spécifique du côté droit du cerveau appelée le lobule pariétal inférieur. Cette région est connue pour nous aider à remarquer les choses dans le monde extérieur. Cette découverte suggère que la capacité à écouter son propre corps pourrait dépendre de la capacité à faire taire les parties du cerveau qui scannent constamment l'extérieur. En d'autres termes, les meilleurs interocepteurs sont peut-être ceux qui parviennent le mieux à ignorer le bruit de l'environnement externe pour entendre les signaux discrets venant de l'intérieur.

Cette étude offre une image claire de la façon dont le cerveau gère l'équilibre délicat entre les mondes intérieur et extérieur. Elle montre que l'attention n'est pas un simple interrupteur, mais une danse coordonnée d'activation et de suppression à travers différents réseaux cérébraux. Quand nous regardons vers l'extérieur, nous faisons taire les capteurs internes ; quand nous regardons vers l'intérieur, nous faisons taire les capteurs externes. Cette allocation compétitive des ressources garantit que nous pouvons nous concenter sur ce qui est le plus important à l'instant présent, qu'il s'agisse de naviguer dans une rue animée ou de ressentir le rythme subtil de notre propre vie. Les résultats suggèrent que la capacité à ressentir notre corps n'est pas seulement une réception passive de signaux, mais une compétence active qui implique la gestion des ressources attentionnelles du cerveau pour éviter que les mondes interne et externe ne se submergent mutuellement.