Est-ce réel ou imaginaire ? Comment votre cerveau fait la différence.

De nouvelles expériences montrent que le cerveau fait la distinction entre les images mentales perçues et imaginées en vérifiant si elles franchissent un " seuil de réalité ".

Est-ce la vraie vie ? Est-ce juste un fantasme ?

Il ne s’agit pas seulement des paroles de la chanson " Bohemian Rhapsody " de Queen. Ce sont aussi les questions auxquelles le cerveau doit constamment répondre lorsqu’il traite les flux de signaux visuels provenant des yeux et les images purement mentales qui jaillissent de l’imagination. Des études sur les scanners cérébraux ont montré à plusieurs reprises que voir quelque chose et l’imaginer évoquent des schémas d’activité neuronale très similaires. Pourtant, pour la plupart d’entre nous, les expériences subjectives qu’ils produisent sont très différentes.

" Je peux regarder par ma fenêtre en ce moment même et, si je le souhaite, je peux imaginer une licorne marchant dans la rue ", a déclaré Thomas Naselaris, professeur associé à l'Université du Minnesota. La rue semblerait réelle et la licorne, non. " C'est très clair pour moi ", a-t-il déclaré. Le fait de savoir que les licornes sont mythiques n'a pas grand-chose à voir avec cela : un simple cheval blanc imaginaire semblerait tout aussi irréel.

Alors, " pourquoi n’avons-nous pas constamment des hallucinations ? ", s’interroge Nadine Dijkstra, chercheuse postdoctorale à l'University College de Londres. Une étude qu'elle a dirigée, récemment publiée dans Nature Communications, fournit une réponse intrigante : le cerveau évalue les images qu'il traite par rapport à un " seuil de réalité ". Si le signal dépasse ce seuil, le cerveau pense qu'il est réel ; si ce n'est pas le cas, il pense qu'il est imaginaire.

Un tel système fonctionne bien la plupart du temps car les signaux imaginaires sont généralement faibles. Mais si un signal imaginaire est suffisamment fort pour franchir le seuil, le cerveau le prend pour la réalité.

Bien que le cerveau soit très compétent pour évaluer les images dans notre esprit, il semble que " ce type de vérification de la réalité soit un sérieux conféit ", a déclaré Lars Muckli, professeur de neurosciences visuelles et cognitives à l'Université de Glasgow. Ces nouvelles découvertes soulèvent des questions quant à savoir si des variations ou des altérations dans ce système pourraient conduire à des hallucinations, des pensées invasives ou même à des rêves.

" Ils ont fait un excellent travail, à mon avis, en prenant un problème sur lequel les philosophes débattent depuis des siècles et en définissant des modèles avec des résultats prévisibles et en les testant ", a déclaré Naselaris.

Quand perceptions et imagination se mélangent

L’étude des images imaginées par Dijkstra est née au début de la pandémie de Covid-19, lorsque les quarantaines et les confinements ont interrompu son programme de travail. Par ennui, elle a commencé à parcourir la littérature scientifique sur l’imagination, puis a passé des heures à éplucher des articles pour trouver des récits historiques sur la manière dont les scientifiques ont testé un concept aussi abstrait. C’est ainsi qu’elle est tombée sur une étude de 1910 menée par la psychologue Mary Cheves West Perky.

Perky a demandé aux participants d’imaginer des fruits tout en regardant un mur blanc. Pendant qu’ils le faisaient, elle projetait secrètement des images extrêmement faibles de ces fruits – si faibles qu’elles étaient à peine visibles – sur le mur et demandait aux participants s’ils voyaient quelque chose. Aucun d’entre eux n’a pensé avoir vu quelque chose de réel, bien qu’ils aient commenté à quel point leur image imaginée semblait vivante. " Si je n’avais pas su que j’imaginais, j’aurais pensé que c’était réel ", a déclaré un participant.

(Photo : Une étude réalisée en 1910 par la psychologue Mary Cheves West Perky a révélé que lorsque nos perceptions correspondent à ce que nous imaginons, nous supposons que leurs entrées sont imaginaires. )

La conclusion de Perky était que lorsque notre perception de quelque chose correspond à ce que nous savons que nous imaginons, nous supposerons que c'est imaginaire. Cet effet est finalement connu en psychologie sous le nom d'effet Perky.* " C'est un grand classique ", a déclaré Bence Nanay(ouvre un nouvel onglet), professeur de psychologie philosophique à l’Université d’Anvers. " C’est devenu une sorte de chose obligatoire lorsqu'on écrivez sur l’imagerie de mettre son grain de sel sur l’expérience Perky. "

Dans les années 1970, la chercheuse en psychologie Sydney Joelson Segal a ravivé l’intérêt pour les travaux de Perky en actualisant et en modifiant l’expérience. Dans cette étude, Segal a demandé aux participants d’imaginer quelque chose, comme le paysage urbain de New York, tandis qu’elle projetait quelque chose d’autre sur le mur, comme une tomate. Ce que les participants voyaient était un mélange de l’image imaginée et de l’image réelle, comme le paysage urbain de New York au coucher du soleil. Les conclusions de Segal suggèrent que la perception et l’imagination peuvent parfois " littéralement se mélanger ", a déclaré Nanay.

Les études visant à reproduire les résultats de Perky n'ont pas toutes abouti. Certaines d'entre elles ont nécessité des essais répétés pour les participants, ce qui a brouillé les résultats : une fois que les gens savent ce que vous essayez de tester, ils ont tendance à modifier leurs réponses en fonction de ce qu'ils pensent être correct, a déclaré Naselaris.

Alors Dijkstra, sous la direction de Steve Fleming, expert en métacognition à l'University College de Londres, a mis au point une version moderne de l'expérience qui évite le problème. Dans leur étude, les participants n'ont jamais eu la possibilité de modifier leurs réponses car ils n'ont été testés qu'une seule fois. L'étude a modélisé et examiné l'effet Perky et deux autres hypothèses concurrentes sur la façon dont le cerveau distingue la réalité de l'imagination.

Réseaux d'évaluation

L'une de ces hypothèses alternatives affirme que le cerveau utilise les mêmes réseaux pour la réalité et l'imagination, mais que les scanners cérébraux par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) n'ont pas une résolution suffisamment élevée pour que les neuroscientifiques puissent discerner les différences dans la façon dont ces réseaux sont utilisés. L'une des études de Muckli, par exemple, suggère que dans le cortex visuel du cerveau, qui traite les images, les expériences imaginaires sont codées dans une couche plus superficielle que les expériences réelles. 

Avec l'imagerie cérébrale fonctionnelle, " nous plissons les yeux ", explique Muckli. Dans chaque pixel d'un scanner cérébral, il y a environ 1 000 neurones, et nous ne pouvons pas voir ce que chacun d'eux fait.

L’autre hypothèse, suggérée par des études dirigé par Joel Pearson à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, c'est que les mêmes voies dans le cerveau codent à la fois l'imagination et la perception, mais l'imagination n'est qu'une forme plus faible de perception.

Pendant le confinement, Dijkstra et Fleming ont recruté des participants pour une étude en ligne. On leur a demandé de regarder une série d’images statiques et d’imaginer des lignes diagonales les traversant vers la droite ou la gauche. Entre chaque essai, on leur a demandé d’évaluer la vivacité de l’imagerie sur une échelle de 1 à 5. Ce que les participants ne savaient pas, c’est que lors du dernier essai, les chercheurs avaient imperceptiblement augmenté l’intensité d’une image projetée de lignes diagonales, inclinée soit dans la direction que les participants devaient imaginer, soit dans la direction opposée. Les chercheurs ont ensuite demandé aux participants si ce qu’ils voyaient était réel ou imaginaire.

Dijkstra s’attendait à ce que l’effet Perky soit observé : lorsque l’image imaginée correspond à l’image projetée, les participants voient la projection comme le produit de leur imagination.  Alors qu'ici les  participants considérèrent plus que l’image était réellement là.

Il y avait pourtant au moins un écho de l’effet Perky dans ces résultats : les participants qui pensaient que l’image était là la percevaient plus vivement que ceux qui pensaient qu’elle était le fruit de leur imagination.

Dans une deuxième expérience, Dijkstra et son équipe n'ont pas présenté d'image lors du dernier essai. Mais le résultat fut le même : les personnes qui estimaient que ce qu'elles voyaient était plus vivant étaient également plus susceptibles de le considérer comme réel.

Les observations suggèrent que les images que nous percevons dans notre esprit et les images réelles que nous percevons dans le monde se mélangent, a déclaré Dijkstra. " Lorsque ce signal mixte est suffisamment fort ou vif, nous pensons qu'il reflète la réalité. " Il est probable qu'il existe un seuil au-dessus duquel les signaux visuels semblent réels pour le cerveau et en dessous duquel ils semblent imaginaires, pense-t-elle. Mais il pourrait également y avoir un continuum plus progressif.

Pour comprendre ce qui se passe dans un cerveau qui tente de distinguer la réalité de l'imagination, les chercheurs ont réanalysé les scanners cérébraux d'une étude précédente dans laquelle 35 participants ont imaginé et perçu de manière vivante diverses images, allant des arrosoir  aux coqs.

Conformément à d’autres études, ils ont constaté que les schémas d’activité du cortex visuel dans les deux scénarios étaient très similaires. " Une image vive est plus proche de la perception, mais il n'est pas certain qu'une perception faible soit aussi de l'ordre de la visualisation. ", a déclaré Dijkstra. Certains indices laissaient penser que regarder une image faible pouvait produire un schéma similaire à celui de l’imagination, mais les différences n’étaient pas significatives et doivent être examinées plus en détail.

( Image, Les scanners des fonctions cérébrales montrent que les images imaginées et perçues déclenchent des schémas d’activité similaires, mais les signaux sont plus faibles pour les images imaginées (à gauche). )

Ce qui est sûr, c’est que le cerveau doit être capable de réguler avec précision la force d’une image mentale pour éviter toute confusion entre fantasme et réalité. " Le cerveau doit effectuer un exercice d’équilibre très délicat ", explique Naselaris. " Dans un certain sens, il va interpréter l’imagerie mentale aussi littéralement que l’imagerie visuelle. "

Ils ont donc découvert que la force du signal pouvait être lue ou régulée dans le cortex frontal, qui analyse les émotions et les souvenirs (entre autres fonctions). Mais on ne sait pas encore clairement ce qui détermine la vivacité d'une image mentale ou la différence entre la force du signal d'imagerie et le seuil de réalité. Il pourrait s'agir d'un neurotransmetteur, de modifications des connexions neuronales ou de quelque chose de totalement différent, a déclaré Naselaris.

Il pourrait même s'agir d'un sous-ensemble différent et non identifié de neurones qui fixe le seuil de réalité et dicte si un signal doit être détourné vers une voie pour les images imaginées ou une voie pour les images réellement perçues - une découverte qui relierait parfaitement les première et troisième hypothèses, a déclaré Muckli.

Même si les résultats sont différents de ses propres résultats, qui soutiennent la première hypothèse, Muckli apprécie leur raisonnement. C'est un " article passionnant ", a-t-il déclaré. Avec une " conclusion intrigante ".

Mais l'imagination est un processus qui implique bien plus que la simple observation de quelques lignes sur un fond bruyant, a déclaré Peter Tse, professeur de neurosciences cognitives au Dartmouth College. L'imagination, dit-il, c'est la capacité de regarder ce qu'il y a dans votre placard et de décider quoi préparer pour le dîner, ou (si vous êtes les frères Wright) de prendre une hélice, de la coller sur une aile et de l'imaginer voler.

Les différences entre les résultats de Perky et ceux de Dijkstra pourraient être entièrement dues à des différences dans leurs procédures. Mais elles laissent également entrevoir une autre possibilité : notre perception du monde pourrait être différente de celle de nos ancêtres.

Selon Dijkstra, son étude ne s'est pas focalisée sur la croyance en la réalité d'une image, mais plutôt sur le " ressenti " du réel. Les auteurs émettent l'hypothèse que, dans la mesure où les images projetées, les vidéos et autres représentations de la réalité sont monnaie courante au XXIe siècle, notre cerveau a peut-être appris à évaluer la réalité de manière légèrement différente de ce qu'il était il y a un siècle.

Même si les participants à cette expérience " ne s'attendaient pas à voir quelque chose, c'est quand même plus attendu que si vous étiez en 1910 et que vous n'aviez jamais vu de projecteur de votre vie ", a déclaré Dijkstra. Le seuil de réalité est donc probablement beaucoup plus bas aujourd'hui que par le passé, il faudra donc peut-être une image imaginée beaucoup plus vive pour franchir ce seuil et perturber le cerveau.

Une base pour les hallucinations

Ces résultats soulèvent des questions sur la pertinence de ce mécanisme dans un large éventail de pathologies dans lesquelles la distinction entre imagination et perception disparaît. Dijkstra émet l’hypothèse que lorsque les gens commencent à s’endormir et que la réalité commence à se fondre dans le monde des rêves, leur seuil de réalité pourrait baisser. Dans des pathologies comme la schizophrénie, où il y a une " dégradation générale de la réalité ", il pourrait y avoir un problème d’étalonnage, a déclaré Dijkstra.

" Dans la psychose, il se peut que leur imagerie soit si bonne qu'elle atteint ce seuil, ou il se peut que leur seuil soit décalé ", a déclaré Karolina Lempert, professeur adjoint de psychologie à l'université d'Adelphi qui n'a pas participé à l'étude. Certaines études ont révélé que chez les personnes qui ont des hallucinations, il existe une sorte d'hyperactivité sensorielle, ce qui suggère que " Le signal de l’image est augmenté. Mais des recherches plus poussées sont nécessaires pour établir le mécanisme par lequel les hallucinations apparaissent ", a-t-elle ajouté. " Après tout, la plupart des personnes qui ressentent de vives images n'ont pas pour autant d'hallucinations. "

Nanay pense qu'il serait intéressant d'étudier les seuils de réalité des personnes atteintes d'hyperphantasie, une imagination extrêmement vive qu'elles confondent souvent avec la réalité. De même, il existe des situations dans lesquelles les personnes souffrent d'expériences imaginaires très fortes qu'elles savent ne pas être réelles, comme lorsqu'elles ont des hallucinations sous l'effet de drogues ou dans des rêves lucides. Dans des conditions telles que le syndrome de stress post-traumatique, les personnes " commencent souvent à voir des choses qu'elles ne voulaient pas voir ", et cela semble plus réel que cela ne devrait l'être, a déclaré Dijkstra.

Certains de ces problèmes peuvent impliquer des défaillances dans les mécanismes cérébraux qui aident normalement à faire ces distinctions. Dijkstra pense qu'il pourrait être utile d'étudier les seuils de réalité des personnes atteintes d'aphantasie, l'incapacité à imaginer consciemment des images mentales.

Les mécanismes par lesquels le cerveau distingue le réel de l’imaginaire pourraient également être liés à la façon dont il distingue les images réelles des fausses. Dans un monde où les simulations se rapprochent de la réalité, distinguer les images réelles des fausses va devenir de plus en plus difficile, a déclaré Lempert. " Je pense que c’est peut-être une question plus importante que jamais. "

Dijkstra et son équipe travaillent actuellement à adapter leur expérience pour qu’elle fonctionne avec un scanner cérébral. "  Maintenant que le confinement est terminé, je veux à nouveau observer des cerveaux ", a-t-elle déclaré.

Elle espère finalement découvrir s’il est possible de manipuler ce système pour rendre l’imagination plus réelle. Par exemple, la réalité virtuelle et les implants neuronaux sont actuellement étudiés pour des traitements médicaux, par exemple pour aider les aveugles à recouvrer la vue. La capacité de rendre les expériences plus ou moins réelles, a-t-elle déclaré, pourrait être très importante pour de telles applications.

Ce n’est pas farfelu, étant donné que la réalité est une construction du cerveau.

" Sous notre crâne, tout est fabriqué ", explique Muckli. " Nous construisons entièrement le monde, dans sa richesse, ses détails, ses couleurs, ses sons, son contenu et son excitation. […] Il est créé par nos neurones. "

Cela signifie que la réalité d'une personne sera différente de celle d'une autre, a déclaré Dijkstra : " La frontière entre l'imagination et la réalité n'est tout simplement pas si solide. "