Mémoire à long-terme de la douleur chez l’Homme : étude sur le conditionnement douloureux en Réalité Virtuelle Immersive

Long-term Memory of pain in Humans : a pain conditioning study in immersive Virtual Reality

• Auteur / Autrice : Argitxu Caldichoury
• Direction : Maud Gaëlle Frot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Bron ; Saint-Priest-en-Jarez ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Ravel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philip L. Jackson, Pierrick Poisbeau, Pierre Krolak-Salmon, Sophie Baudic
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philip L. Jackson, Pierrick Poisbeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réalité virtuelle

Mémoire implicite

Mémoire à court terme

Neurologie

Douleur

Mots clés libres

Mémoire implicite

Douleur

Perception du contexte

Réalité virtuelle immersive

Conditionnement contextuel aversif

Oscillations alpha

Mémoire à court-Terme de la douleur

EEG haute densité

Pain

Implicit memory

Contextual aversive conditioning

Context perception

Immersive virtual reality

Short-Term memory of pain

Alpha oscillations

High density EEG

Résumé

La douleur, pouvant être vécue et mémorisée comme un évènement traumatique, peut influencer les douleurs futures ainsi que favoriser le développement d’une douleur chronique. Au même titre qu’il existe dans la mémorisation d’un événement traumatique des associations fortes avec la mémorisation du contexte et les émotions associées à l’évènement, des mécanismes similaires sont susceptibles de survenir pour la douleur. Pourtant, peu d’études se focalisent sur la compréhension des mécanismes sous-tendant la mémorisation à long-terme de la douleur. La première étude préliminaire de ce projet de thèse vise à introduire la mémorisation explicite de la douleur, en se focalisant sur les processus de la mémoire à court-terme de la douleur par le biais d’électroencéphalographie (EEG) à haute densité. La mémoire à court-terme d’un stimulus nociceptif est associée à une augmentation focale des oscillations alpha, qui progressent de régions bilatérales occipitales (cuneus et gyrus occipital médian) vers les gyri supérieur droit et temporal médian pendant la phase de mémorisation. Ces résultats suggèrent que les oscillations alpha, bien qu’indicatrices de processus inhibiteurs, peuvent également refléter indirectement un traitement actif du stimulus, tel que le maintien temporaire des informations en mémoire, tout en filtrant celles qui sont non-pertinentes ou perturbatrices des régions cérébrales engagées dans des processus internes. La seconde et principale étude de cette thèse se concentre sur la mémoire implicite associée à la douleur : elle vise à étudier comment un conditionnement contextuel aversif (douloureux et non-douloureux) peut moduler la perception de l’environnement conditionné ainsi que la mémoire implicite de son contenu. Un protocole de conditionnement contextuel aversif a été réalisé avec un environnement « écologique » modélisé en Réalité Virtuelle immersive. L’environnement est un appartement à 3 pièces (cuisine, salle-de-bain et salon), chacune étant associée à un stimulus spécifique : (i) douloureux, une stimulation électrique et tonique induite sur la main gauche : (ii) non-douloureuse, des sons aversifs ; ou (iii) pas de stimulation, servant de contrôle. Cinquante-neuf sujets sains ont participé au protocole de conditionnement : les sujets immergés devaient entrer dix fois dans chacune des pièces, durant lesquels les différentes stimulations étaient délivrées en fonction de leur pièce attribuée. L’évaluation de la perception de l’environnement a été focalisée sur la valence attribuée à chaque pièce (mesurée avec l’échelle du Self-Assessment Manikin). La mémoire implicite du contenu de l’environnement a été mesurée avec un paradigme d’images floutées (temps de réaction d’identification d’objets). Ces mesures ont été faites à plusieurs instants : pré-conditionnement (valence uniquement), post-conditionnement, le jour-suivant et deux semaines plus tard. Les résultats comportementaux ont montré que les deux types de conditionnement aversif ont provoqué une diminution de la valence de la pièce associée, en particulier pour la condition douleur, jusqu’à deux semaines post-conditionnement. L’analyse des temps de réaction a révélé un effet genre à chaque instant de mesure : les femmes ont identifié plus rapidement les objets de la pièce douleur comparées aux hommes, ce qui s’est traduit en un temps de réaction significativement plus bas pour les objets de la pièce douleur comparé à celui des objets des pièces non-douleur et contrôle exclusivement chez les femmes. Ces résultats suggèrent que l’aversion, en particulier la douleur, peut moduler à long-terme la perception du contexte associé ainsi que la mémoire implicite de son contenu.

The experience of pain, most often lived as a traumatic incidence, can be memorized as such, thus favour potential chronicity of pain and influence the way future pain is perceived. In line with how a traumatic experience is memorized in association with its related environmental and emotional context, similar mechanisms may well appear in the case of pain. However, few studies focus on understanding the underlying mechanisms of long-term memorization (LTM) of pain. The first preliminary study of this PhD serves as introduction to investigate explicit memorization of pain, by focusing on short-term memory (STM) mechanisms using high-density electroencephalography (EEG). STM of a nociceptive stimulus was characterized by a focal alpha-activity enhancement, which progressed from bilateral occipital regions (cuneus and mid-occipital gyri) toward the right-superior and right mid-temporal gyri during the memorization phase. These results suggest that alpha oscillations, while indicating local inhibitory processes, can also indirectly reveal active stimulus-handling, including maintenance in short-term memory buffers, by objectivizing the filtering out of irrelevant and potentially disrupting inputs in brain regions engaged in internally-driven operations. The second and main study focuses on implicit memorization of pain: it aims to investigate how a contextually induced aversive stimulus (painful and non-painful) can modulate both the perception and the implicit content-memorization of its associated environment. A contextual aversive conditioning protocol was created by means of an “ecological” environment modelled in immersive Virtual Reality. The environment was a three-room apartment (kitchen, living-room, bathroom) each associated to a specific stimulus: either painful, an electrical tonic stimulation induced on the left-hand; non-painful, a set of aversive noises; or no stimulation, serving as control. Fifty-nine healthy volunteers have undergone the conditioning protocol: immersed subjects entered ten times each room in random order, during which the different stimuli were induced in their attributed context. Assessment of the environment’s perception was focused on valence attribution to each room using the self-assessment manikin scale. Implicit content-memorization was evaluated using a blurred picture paradigm (object-identification reaction time). Both evaluations were conducted at four time-points: pre-conditioning (valence only), post-conditioning, the next day and two weeks after. Behavioural results revealed that both aversive conditionings resulted in a valence decrease, in particular for the pain-conditioning-environment, which remained significant at long-term. Reaction time analysis showed a gender effect at every time-point: women identified pain-related-objects significantly faster than men, which translated in a quicker identification of the latter compared to non-painful- and control- associated objects exclusively for women. This suggests that overall aversiveness, specifically physical pain, can modulate at long-term the remembered perception of the context in which it was induced as well as the implicit memory of said context’s content.