Naissance de la pensée symbolique chez l’Homme : Étude des bases neurales de la perception des gravures paléolithiques abstraites et des visages culturalisés en neuroimagerie fonctionnelle.

Emergence of symbolic thinking in humans : Study of the neural bases of the perception of abstract paleolithic engravings and culturalized faces using functional neuroimaging.

• Auteur / Autrice : Mathilde Salagnon
• Direction : Emmanuel Mellet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 29/09/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Neurodégénératives
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Chokron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Chokron, Carole Peyrin, Antoine Balzeau, Yann Heuzé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Carole Peyrin, Antoine Balzeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie médicale

Archéologie cognitive

Signes et symboles préhistoriques

Arts et neurosciences

Mots clés libres

Neuroimagerie

Perception visuelle

Archéologie

Évolution de la cognition

Corps culturalisé

Pensée symbolique

Neuroimaging

Visual perception

Archaeology

Cognitive evolution

Culturalized body

Symbolic thinking

Résumé

Les découvertes archéologiques décrivant les premières gravures paléolithiques abstraites et l’ornementation du corps, à travers les objets de parure et l’utilisation de pigments, suggèrent que l’utilisation de signes et/ou de symboles n’est pas circonscrite à Homo sapiens mais pourrait concerner des Hominines beaucoup plus anciens. Nous plaçant dans une perspective neuroarchélologique, nos études visent à inférer les bases neurales nécessaires à l’apparition de ces premiers comportements attestant d’une pensée symbolique. Nous avons utilisé l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf), qui permet d’enregistrer l’activité cérébrale de participants, lorsque nous leur présentions des stimuli issus d’innovations culturelles potentiellement symboliques. Il s’agissait de versions schématiques et de photographies des premières gravures paléolithiques, puis de visages culturellement ornementés avec des perles en bois et des traits de peinture rouge, inspirés d’ornementations préhistoriques.Les résultats de la première étude montrent que la perception visuelle des premières gravures paléolithiques abstraites mobilise des aires cérébrales visuelles associatives, situées dans la partie antérieure de la voie occipito-temporale. Ces régions, impliquées dans la reconnaissance et l’identification de percepts visuels, indiquent que les premières gravures paléolithiques abstraites sont perçues comme des stimuli auquel on peut attribuer une signification. A cet égard, cette observation est compatible avec l’hypothèse proposant que ces premières gravures auraient pu constituer des signes voire des symboles.Dans une deuxième étude, afin de mimer les effets de familiarité des gravures que nos ancêtres possédaient sans doute, nous avons comparé les réponses cérébrales d’experts archéologues et de participants novices dans une tâche de discrimination de gravures intentionnellement produites par des Hominines et de marques issues de processus naturels. Les résultats montrent un effet de familiarité avec ce type de matériel. En effet, lorsque des archéologues avaient à catégoriser les motifs, ils mobilisaient davantage la partie ventrale du cortex occipital latéral, ainsi que le thalamus médiodorsal. Ces activations refléteraient l’analyse fine perceptive réalisée, en lien avec des connaissances stockées à long terme. Par ailleurs, la catégorisation des motifs abstraits en fonction de leur origine humaine ou naturelle a révélé l’engagement des structures sous-corticales comme la tête du noyau caudé et le thalamus, et de régions corticales dont l’insula antérieure et ce, quel que soit le niveau d’expertise des participants. Ces régions appartiennent au réseau de la saillance, qui joue un rôle dans la détection d’éléments pertinents de l’environnement pour effectuer la tâche.Enfin, la troisième étude montre que l’attribution d’un statut social à partir de visages culturalisés mobilise des régions visuelles de la voie occipito-temporale manifestent le traitement approfondi d’informations visuelles, jusqu’au pôle temporal dont il a été suggéré un rôle d’association entre la perception de visages et l’identité d’informations à propos d’une personne, des régions impliquées dans la détection d’éléments saillants de l’environnement et des régions frontales appartenant au « cerveau social ».Le travail de ma thèse suggère qu’au Paléolithique et Stone Age, les bases neurales étaient déjà fonctionnelles pour sélectionner les éléments pertinents de l’environnement afin de reconnaitre des productions intentionnelles d’autrui, puis d’être capable d’y attacher une signification, probablement culturellement déterminée, ceci dans le contexte d’une organisation sociale toujours plus complexe.

Archaeological discoveries describing the first abstract Paleolithic engravings and the ornamentation of the body, through adornment objects and the use of pigments, suggest that the use of signs and/or symbols is not limited to Homo sapiens but could concern much older Hominins. From a neuroarchaeological perspective, our studies aim to infer the neural bases required for the appearance of these first behaviors demonstrating symbolic thought. We used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), which allows us to record participants’ brain activity when we presented them with stimuli from potentially symbolic cultural innovations. These were schematic versions and photographs of early Paleolithic engravings and then culturally ornamented faces with wooden beads and red paint strokes, inspired by prehistoric ornamentation.The results of our first study show that the visual perception of the first abstract Paleolithic engravings mobilizes associative visual brain areas located in the anterior part of the occipitotemporal pathway. These areas, involved in the recognition and identification of visual percepts, indicate that early abstract Paleolithic engravings are perceived as stimuli to which meaning can be attributed. In this respect, this observation is compatible with the hypothesis that these first engravings could have constituted signs or even symbols.In a second study, in order to mimic the familiarity effects of the engravings that our ancestors probably possessed, we compared the brain responses of archaeological experts and novice participants in a discrimination task of engravings intentionally produced by Hominins and marks resulting from natural processes. The results show an effect of familiarity with this type of material. Indeed, when archaeologists had to categorize the patterns, they mobilized more the ventral part of the lateral occipital cortex and the mediodorsal thalamus. These activations would reflect the fine perceptual analysis carried out in connection with long-term stored knowledge. On the other hand, the categorization of abstract patterns according to their human or natural origin revealed the involvement of subcortical structures such as the head of the caudate nucleus and the thalamus, and cortical regions such as the anterior insula, regardless of the participants' level of expertise. These regions belong to the salience network, which plays a role in detecting relevant elements of the environment to perform the task.Finally, the third study shows that the attribution of social status from culturized faces mobilizes visual regions from the occipitotemporal pathway manifesting deep processing of visual information to the temporal pole, which has been suggested to play a role in associating the perception of faces with the identity of information about a person, regions involved in the detection of salient features of the environment and frontal regions belonging to the "social brain".My thesis work suggests that in the Paleolithic and Stone Age, the neural bases were already functional to select relevant elements of the environment in order to recognize intentional productions of others, and then to be able to attach a meaning, probably culturally determined, this in the context of an increasingly complex social organization.