Nouveaux modèles d’exploration de la conscience et applications thérapeutiques

New models for the study of consciousness and clinical applications

• Auteur / Autrice : Esteban Munoz Musat
• Direction : Lionel Naccache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives
• Date : Soutenance le 06/12/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Stanislas Dehaene
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Sergent, Patrik Vuilleumier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Athena Demertzi, Francesca Siclari
• DOI : 10.70675/dcd52cbfz09d3z4292z9f12zce26457d5230

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sommeil

Hypnose

Cortex préfrontal

Électroencéphalographie

Stimulation cérébrale profonde

États modifiés de conscience

Mots clés libres

Conscience

EEG

Rêve lucide

Hypnose

Suggestibilité

TNF

Consciousness

EEG

Lucid dream

Hypnosis

Suggestibility

FND

Résumé

L'étude scientifique de la conscience a progressé ces vingt dernières années. D'abord, centrée sur ses corrélats neuronaux, elle a évolué vers des modèles théoriques, visant maintenant à établir une théorie consensuelle de la conscience. Ma thèse avance que l'examen de certains états altérés de conscience (situations atypiques en dehors de la gamme normale des expériences conscientes) est crucial pour évaluer la validité de ces modèles. Ces états, bien qu'étudiés, n'ont pas été largement utilisés jusqu'à présent pour tester les prédictions des modèles théoriques de la conscience, et en particulier du Global Neuronal Workspace Theory (GNWT). Dans une première étude chez des patients DoC, nous avons testé de manière causale le rôle du cortex préfrontal dans la conscience, en appliquant une stimulation électrique transcrânienne en regard de cette structure. Les résultats indiquent une amélioration clinique significative de ces patients suite à la stimulation du cortex préfrontal, liée à une augmentation des dynamiques cérébrales spécifiquement liées à la conscience d'après le GNWT. Dans une deuxième étude, théorique, nous avons proposé une interprétation mécanistique de l'hypnose et des troubles neuro-fonctionnels à partir du modèle du GNWT, avec la proposition de nouvelles prédictions potentiellement testables. Dans une troisième et quatrième études, empiriques cette fois, nous avons testé notre scenario mécanistique de l'hypnose dérivé du GNWT, ainsi que certaines prédictions spécifiques de cette théorie liée à l'accès conscient, à travers des paradigmes de surdité induite par l'hypnose. Nous avons montré la validité de nos prédictions dans ce modèle. Dans une cinquième étude, nous avons exploré la conscience pendant le sommeil. Nous avons montré l'existence de fenêtres temporelles de réactivité comportementale aux informations de l'environnement pendant le sommeil, ces fenêtres étant associées à une augmentation des marqueurs neurophysiologiques associés aux états conscients (dont la complexité du signal, par exemple). Enfin, dans une dernière étude, nous avons exploré le phénomène du mind blanking, état où les sujets rapportent une absence de contenu rapportable. A travers l'exploration de l'activité EEG, nous avons montré la validité de certaines prédictions du GNWT liées aux états conscients et à l'accès conscient: diminution de l'échange d'information entre les régions frontales et postérieures pendant le mind blanking, disparition de l'activité évoquée tardive en réponse à des stimulations visuelles au cours de cet état. En conclusion, certaines des prédictions clés du GNWT semblent validées à travers l'exploration de ces états altérés de conscience. Loin de considérer cela comme une démonstration définitive de la validité de cette théorie, nous proposons que la poursuite des investigations de ces états peut permettre de continuer de tester les différents modèles existant de la conscience, et, en plus, fournir des nouvelles données permettant de compléter et perfectionner ces théories.

The scientific study of consciousness has advanced over the past twenty years. Initially focused on its neural correlates, it has evolved towards theoretical models, now aiming to establish a consensus theory of consciousness. My thesis posits that examining certain altered states of consciousness (atypical situations outside the standard range of conscious experiences) is vital for assessing the validity of these models. While these states have been studied, they have not been extensively used to test the predictions of theoretical models of consciousness, especially the Global Neuronal Workspace Theory (GNWT).In an initial study with DoC patients, we causally tested the role of the prefrontal cortex in consciousness by applying transcranial electrical stimulation to this structure. Results indicated a significant clinical improvement in these patients following stimulation of the prefrontal cortex, associated with an increase in brain dynamics specifically related to consciousness as per the GNWT. In a second, theoretical study, we proposed a mechanistic interpretation of hypnosis and neuro-functional disorders based on the GNWT model, putting forward new potentially testable predictions. In third and fourth empirical studies, we tested our mechanistic scenario of hypnosis derived from GNWT, as well as specific predictions of this theory related to conscious access, using induced deafness paradigms in hypnosis. We confirmed the validity of our predictions in this model. In a fifth study, we delved into consciousness during sleep. We identified temporal windows of behavioral responsiveness to environmental cues during sleep, with these windows being associated with an increase in neurophysiological markers linked to conscious states (such as signal complexity, for instance). Lastly, in another study, we investigated the mind blanking phenomenon, where subjects report an absence of relatable content. Through EEG activity exploration, we confirmed some GNWT predictions related to conscious states and conscious access: a decrease in information exchange between frontal and posterior regions during mind blanking, and a disappearance of late evoked activity in response to visual stimuli during this state. In conclusion, some key GNWT predictions appear validated through the exploration of these altered states of consciousness. Rather than viewing this as definitive proof of the theory's validity, we suggest that continued investigations of these states can further test existing consciousness models and also provide new data to refine and complete these theories.