Mécanismes d'intégration des signaux interoceptifs cardiaques avec les signaux extéroceptifs – CAREX

Ces 10 dernières années ont révélé que les signaux cardiaques influencent le traitement des informations sensorielles externes (vue, toucher), par des effets de cycle cardiaque (ECCs) ou via les réponses évoquées au battement cardiaque (REBCs). Les interactions entre intéro- et extéroception peuvent être compétitives (par exemple, faire attention au flux intéroceptif ou faire attention au flux extéroceptif) ou intégratives (intégration des signaux internes et externes contribuant à l’expérience consciente, en reliant le stimulus externe à la représentation neuronale de l’organisme). Les règles orientant vers l’intégration ou la compétition restent mal définies. De plus, si les preuves expérimentales s’accumulent, elles restent corrélationnelles. Les mécanismes sous-jacents restent donc inconnus. L’objectif de ce projet est d’explorer les mécanismes de l’influence des signaux cardiaques sur les signaux extéroceptifs, en couplant des modèles computationnels biologiquement réalistes avec des expériences chez l’être humain.
Nous construirons (WP1) un modèle computationnel basé sur l’interaction entre la dynamique d’une mini-colonne corticale, avec son activité spontanée et évoquée, et un modèle cardiaque générant un électrocardiogramme synthétique réaliste. Ce modèle nous permettra d’établir et de paramétrer les mécanismes de l’influence des afférences cardiaques sur le cortex somatosensoriel (S1). Les paramètres de chacun des modules et de leur couplage seront optimisés pour correspondre à des données déjà acquises (électrocardiogrammes ; REBCs intracérébrales dans S1).
En parallèle (WP2), nous obtiendrons de nouvelles données EEG chez l’être humain (hommes et femmes) sur l’interaction entre signal cardiaque et signal tactile, avec une manipulation cruciale de la pertinence du signal tactile pour soi (self-relevance), un facteur qui pourrait gouverner l’équilibre entre compétition cardio-tactile vs. intégration cardio-tactile. La pertinence pour soi résulte d’une combinaison entre les propriétés du stimulus extéroceptif et de l’état interne du sujet. La pertinence pour soi induite par le stimulus est modulée en délivrant, en même temps que le stimulus tactile, un son proche (plus de pertinence) ou un son lointain (moins de pertinence). Les fluctuations de l’état interne du soi sont mesurées par les REBCs dans le réseau du mode par défaut. Nous testerons l’hypothèse que les REBCs dans S1 entrent en compétition avec l’entrée tactile et ralentissent les temps de réaction, tandis que les REBCs dans le réseau par défaut se combinent avec les stimuli tactiles en fonction du son présenté (proche ou loin). WP2 permettra également d’explorer l’existence ou l’absence de liens fonctionnels entre REBCs et ECCs.
Finalement (WP3) nous étendrons le modèle établi en WP1 pour le confronter aux données de WP2 pour tester différentes hypothèses sur les mécanismes sous-jacents à l’intégration et à la compétition. Nous i) déterminerons les conditions pour que REBCs et ECCs soient fonctionnellement liés ou indépendants dans S1, ii) déterminerons si la pertinence pour le soi module l’équilibre entre intégration et compétition, et par quels mécanismes, en testant une hypothèse de neuromodulation locale dans le S1 vs. une interaction cortico-corticale entre S1 et le réseau par défaut, et iii) utiliserons ce modèle pour déterminer les conditions d’intégration ou compétition des REBCs et ECCs avec l’information tactile, avec différentes hypothèse sur l’implémentation de la notion de pertinence pour soi intégrant les fluctuations intrinsèques des REBCs dans le réseau par défaut.
Au final, ce projet permettra d’établir des mécanismes plausibles pour la modulation des entrées tactiles par l’interoception cardiaque, allant donc au-delà de l’accumulation de données expérimentales corrélatives. Ce projet permettra notamment de défricher les mécanismes sous-jacents à la notion de pertinence pour soi, qui est largement utilisée mais mal définie.