Corrélats comportementaux et neuronaux du découplage attentionnel spontané : vers une meilleure compréhension du vagabondage de l'esprit

Behavioral and neural correlates of spontaneous attentional decoupling : towards an understanding of mind wandering

• Auteur / Autrice : Rodrigo Antonio Henriquez Chaparro
• Direction : Paolo Bartolomeo, Ana B. Chica
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 09/11/2015
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Le Van Quyen, Fabrizio Doricchi, Juan Lupianez, Alessandro Farné

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potentiels évoqués (électrophysiologie)

Stimulation sensorielle

Mots clés libres

Vagabondage de l'esprit

Découplage sensoriel

Electroneurophysiologie

Potentiels évoqués

Variabilité du comportement

Capturer le contenu de la pensée

Mind-wandering

Sensory decoupling

Résumé

L’activité psychologique spontanée contribue de façons importantes à notre expérience du monde qui nous entoure. Cette thèse s’intéresse à l’atténuation spontanée des mécanismes sensoriels cérébraux, qui constitue un important déterminant du découplage attentionnel, menant à une expérience de « mind-wandering » (vagabondage/errance de la pensée). Cet état de mind-wandering se caractérise par une augmentation spontanée de pensées sans lien avec la tâche en cours de réalisation, qui vont varier au cours du temps et interférer avec les processus cognitives. Certain processus de découplage sensoriel apparaissent très précocement après une stimulation, alors que d’autres, comme l’attention sélective, apparaissent plus tardivement. La recherche s’est principalement intéressée aux effets du mind-wandering sur les processus cognitifs, mais nous ne savons que peu de chose sur les processus sensoriels précoces au cours du mind-wandering et sur leur dynamique temporelle. Dans cette thèse, nous nous intéresserons principalement au développement temporel précoce de l’atténuation sensorielle qui précède un état de mind-wandering. Nous chercherons, plus particulièrement, à déterminer si cette atténuation sensorielle est un processus qui se développe progressivement ou s’il s’agit d’un évènement de découplage soudain, qui déclenche alors à un changement cognitif global amenant à un état de mind-wandering. Nous avons développé une nouvelle approche expérimentale, inspiré de la tâche classique de SART (Sustained Attention to Response Task), et basée sur la mesure de l’évaluation en continue de performance psychophysique individuelle. Ceci était réalisé en sondant les participants par une question, lorsque leurs temps de réponse (RT) dépassaient de plus ou moins deux fois la déviation standard (SD) de leur temps de réponse moyen. Les résultats montrent que l’état de mind-wandering est généralement précédé par des temps de réponses plus court, en comparaison aux essais dans lesquels le sujet est focalisé sur la tâche. Plus particulièrement, il est possible de prédire de façons fiables les épisodes de mind-wandering à partir de la différence de temps de réponse entre les deux derniers essaies précédent la question. Ainsi, l’état de mind-wandering suit une augmentation de courte durée de la variabilité comportementale avec une durée comprise entre 2,5 et 10 secondes. Dans une seconde étude, nous avons exploré les corrélats electrophysiologiques de la dynamique de l’atténuation sensorielle précédent les phases de mind-wandering au cours d’une version modifiée de la tâche de SART. Nous avons décrit les modulations de l’activité cérébrale dans plusieurs régions du cortex visuel pendant les épisodes de mind-wandering. Les résultats montrent une modulation de composantes associées au traitement sensoriel précoce (augmentation de P1 et diminution de N1) juste avant le report par les participants d’épisodes de mind-wandering. Ce résultat suggère une diminution des ressources neuronales associées aux traitements visuels précoces du stimulus visuel. Le mind-wandering augmente également l’amplitude d’une composante plus tardive, entre 300 et 500ms, suggérant une augmentation de la préparation à la réponse. Cette thèse apporte ainsi, pour la première fois, une description de l’organisation temporelle précoce du découplage sensoriel précédent l’experience de mind-wandering. En effet, le mind-wandering apparait comme étant fortement associé à une atténuation précoce et abrupte des processus sensoriels. Ainsi, le cours découplage sensoriel (quelques centaines de ms) peut alors entrainer un long et dramatique état de conscience tel que le mind-wandering.

Spontaneous psychological activity substantially contributes to our everyday experience of the external world. This thesis focuses on spontaneous attenuation of sensory processing in the human brain, an important determinant of attentional decoupling, which results in mind-wandering experience. Mind wandering is characterized by the spontaneous rise of thoughts unrelated with the ongoing task, which varies over time and interferes with the current cognitive processes. Some sensory decoupling processes arise very early after an event, whereas others, such as selective attention processes, take place later on. Previous research mainly focused on the general effects of mind-wandering on cognitive processing, but little is known about the early sensory processes during mind wandering and about their temporal dynamics. This thesis focuses on the study of the temporal development of early sensory attenuation previous to mind-wandering experiences. Specifically, we addressed whether this sensory attenuation is a process that develops gradually or whether it is an abrupt decoupling event that consequently triggers a global cognitive change towards a mind-wandering experience. We developed a new experimental approach, inspired by the classic sustained attention to response task (SART), based on the continuous, online assessment of individual psychophysical performance. Probe questions were asked whenever response times (RTs) exceeded 2 SD from the participant’s average RT. Results showed that mind-wandering reports were generally preceded by slower RTs, as compared to trials preceding on-task reports. Specifically, we could reliably predict mind-wandering episodes based on the response time difference between the last and the second-to-last trials. Thus, mind-wandering follow an abrupt increase in behavioral variability, lasting between 2.5 and 10 seconds. In a second study, we addressed the electrophysiological correlates of the dynamics of the sensory attenuation prior to mind-wandering experiences during the performance of a modified version of the RT task. We described the modulation of the brain activity in different regions of the visual cortex during mind-wandering episodes. We found modulations of components related to early sensory processing (increase of P1 and decrease of N1), shortly before participants reported mind-wandering episodes. This suggests a decrease of neural resources related with the early visual processing of the sensory input. Mind wandering also increased the amplitude of a late component peaking around 300-500 ms, perhaps because of increased preparation of response. Overall, this thesis provides for the first time a clear description of the early temporal organization of the sensory decoupling prior to mind-wandering experiences. In particular, mind wandering appears to be strongly linked to early, abrupt sensory attenuation. Thus, short-lasting sensory decoupling (a few hundreds ms) can thus determine a prolonged and dramatic consciousness state such as mind wandering.