Neuropsychologie des émotions et de la motivation

Michel Habib

M2 Paris V - février 2006

Plan

• Définitions

• Emotion et latéralisation

• Mise en place anatomique

• Le noyau amygdalien et laréactivité émotionnelle

• Le striato-pallidum limbique etla régulation de l’action motivée

• Le cortex orbito-frontal et sonrôle dans les comportementssociaux

Paul Broca (1824-1880)

Le lobe limbique sur le cerveau de la loutre (Broca, 1877-1878)

Système limbique : vued ’ensemble

Le cortex paralimbique :grand lobe limbique de Broca

Gyrus cingulaire

Pôle temporal

Cortex orbito-frontal

Cortex rétro-splénial

Aire septaleGyrus para-hippocampique

Les différents composants dusystème limbique

Structureslimbiques

proprement dites

•Hippocampe•Amygdala•Basal forebrain

Structures para-limbiques

•Gyruscingulaire•Gyrus para-hippocampique•insula

+ Portion limbique desganglions de la base

•thalamus : DM•Striato-pallidum interne

Cingulaire antérieur :2 subdivisions, cognitive etaffective

Insula : dissection

Formation hippocampique :disposition

Amygdala et hippocampe

Noyau amygdalien

Formationhippocampique

fornix

Noyaux septaux

Basal forebrainCavités ventriculaires

Amygdale et hippocampe

Tuberc.mamillaire

Noyau caudé, hippocampe etventricules

Noyau accumbens :position sur le cerveau humain

Parallèle entre les boubles fronto-sous-corticales motrices etlimbiques (d’après Nauta)

I/ Noyau amygdalienentre expérience et expression

émotionnelles

Noyau amyygdalien : rôlephysiologique

• Mishkin : “rencontre dessouvenirs et du désir”

• Weiskrantz : «association entrestimulus et renforcement »

• LeDoux : système deconditionnement affectif(modèle de la peur)

• Rolls : “filtre sensorieltransmettant un messageactivateur selon la significationaffective du stimulus”

Noyau amygdalien :connexions afférentes

vision

aud.

olf.

somat. sens

gust.

neutral soundstimuls

Rat shows exploratorybehavior

UCS (foot shock) and

CS are paired

FREEZINGHeart rate andblood pressure goes up

Amygdala: Fear & Aggression

Auditory cortex

Thal

HippoAmg

Auditoryinput

Fear conditioning pathway

Now, after the CS is presented,without the foot shock, the ratexhibits FREEZING. Heart rateand blood pressure goes up.

The fear response is established

Lesioning the auditorycortex or hippocampusdoes not eliminate the fearresponse. Lesioning theAmygdala, however, does. Thalamus, Cortex, Hippocampus

Brainstem

Further reading: LeDoux, E. (1997). Emotion,memory and the brain. SciAm, Special Issue, Vol. 7 (1), 68-75.

Aggression: ventrolateraler &medialer nucleus

Fear: Basolateraler nucleusAmygdala

Noyau amygdalien: lésions enpathologie humaine

• Terzian y Dalle Ore (1955) :syndrome de Klüver-Bucy

• Scoville et Milner (1957) : cas HM• Lésions amygdaliennes bilatérales :

perte de la reconnaissance desexpressions faciales (peur)

• Perte de RED aprèsconditionnement associatifbruit/couleur (Bechara 1995).

• Le syndrome de Klüver Bucy entant que déconnexion visuo-limbique

Horel & Keating (1972)« tout se passe comme si toutes les

informations étaient disponibles mais nepouvaient évoquer de comportements

émotionnels »

cas M.G. : 71 a., hémianopsie gauche, prosopagnosie, « hypoémotionalité visuelle »

Hypoémotionalitévisuelle

• Bien que capable d’expériencesémotionnelles normales sur entréeauditive, la vue de paysages, detableaux, de parterres de fleursn’évoquait plus aucune émotion

• Alors qu’elle avait coutume decontempler longuement ses roses, lespaysages, chaque jour, elle en étaitarrivée, pour compenser ce déficit, àécrire des poèmes et à caresser sesroses tous les matins, utilisant ainsides canaux sensoriels intacts .

amygdala

Morris et al., 1996A differential neural response in human

amygdala to fearful and happy facialexpressions

(Nature 383, 812-815)

Interaction emotional category x intensity

Disgust expressions activateinsular cortex (Phillips et al. 1997)

75% disgust 150% disgust

Case S.M. (Adolphs et al., 1994)Lésions amygdalienne massive

Adolphs et al., 1994 : plus on serapproche de l'expression de peur,plus la performance s'éloigne de lanorme

Dessins de mémoire par patient S.M.

Jugement de confiance et "approchabilité" : 3 patients avec lésion amygdalienne bilatéralefont des jugements aberrants

4 sujets avec lésionsamygdaliennesbilatérales

4 sujets avec lésion amygdaliennebilatérale : reconnaissent mieux lesscènes sans les visages, surtout colère

Amygdala, latéralité etvalence émotionnelle

PhotographieAgréable ou désagréable

PhotographieAgréable ou désagréable

PhotographieAgréable ou désagréable

Bordures identiques Bord. Diff.

D. Sander, 2002

PhotographieAgréable ou désagréable

HGHD

stimuli Négatifs Positifs

TR(ms)

Explicite :agréable oudésagréable?

HGHD

TR(ms)

Implicite :bords pareils oupas pareils?

° : p<.03* : p<.0002

°°

*

*

°°

500

400

450

600

Négatifs Positifs

D. Sander, 2002

Conclusions

• Les stimuli positifs sont traitésbeaucoup plus vite que les négatifs

• Les stimuli négatifs sont mieuxtraités par l’hémisphère gauche

• Ou bien le traitement se fait de façonplus intense (plus long) dansl’hémisphère le plus spécialisé (HD)

• La différence négatif – positifdisparaît dans la condition implicite

• L’’avantage’ de l’HG pour lesstimuli négatifs persiste en implicite

• Etude en IRMf : activationamygdalienne bilatérale pour lesstimuli négatifs et positifs

II/ Striato-pallidum ventralinterface entre émotion et action

Cortex frontalpara- límbique

Noyaucaudé

Pallidum interne

Syndrome athymhormique :neuropsychologie de la motivation

humaine

ορµη θυµος

élan vital, impulsion Affect, humeur

Motivation= conversion des expériences affectives en action

Athymhormie (Dide & Guiraud, 1922) :« perte d’un dynamisme vital instinctif etthymique incluant la tendance à satisfaire lesbesoins primordiaux »

Syndrome athymhormique : lesdeux principales localisations

Syndrome athymhormique :descriptions initiales : lésions bi-pallidales

(Laplane, 1981, Ali-Chérif, 1984)"Le fait séméiologique essentiel consiste en uneprofonde inertie qui s'observe non seulementdans les activités motrices sous-tendant l'actionsur le monde extérieur, mais également dansl'activité mentale. L'action se trouve perturbéedans son initiation et dans son entretien. Enl'absence d'une invigoration, d'une demande,d'un ordre venant de l'extérieur, aucune activitén'est entreprise, même la plus simple et la plushabituelle..." "L'action a tendance à s'interrompresi elle n'est pas entretenue par des stimulationsexternes. Par contre, si l'invigoration estsuffisante pour qu'une activité ait lieu, celle-ci esttoujours correctement effectuée"."L'affectivité est également altérée, en tout casdans l'expression des affects, et cette grande« indifférence affective » est soulignée par lesproches"A cette absence d’activité motrice s’associegénéralement une absence d’activité psychiquespontanée, un « vide mental »

Cas A.M. : M, 64Inspecteur de police retraité modification récente de soncomprotement, devenu assezbrutalement « apathique, inactif etprostré »Antécédents : hypertension artériellemodérée mais labile, avec pousséesimportantes.Examen clinique : akinésie évidente,rareté des mouvements spontanés etfaciès figé.En revanche, répond normalement auxquestions et orientation temporo-spatiale, raisonnement et mémoireintacts.EEG et CT-scan sans anomaliesLes modifications principales sontrapportées par son épouse:

Syndrome athymhormique : lacunes hypertensives du noyau caudé

Avant c'était un homme nerveux, autoritaire, dont lescolères étaient redoutées de son entourage. Il était très actif,prenait lui-même toutes les décisions et initiatives relativesà la gestion du ménage. Outre son activité professionnelle, ilbricolait beaucoup chez lui et s'occupait de son jardin.C'était un homme entreprenant, organisé."Aujourd'hui, c'estun autre homme : il est doux comme un agneau, sourit toutle temps, ne prend aucune initiative. Il est devenu passif; jesuis obligée de tout faire, de tout décider". Ses occupationsétaient pratiquement réduites à néant et ses journées sepassaient de manière stéréotypée : réveillé tard, vers midi, ilne faisait pas sa toilette, à moins que son épouse le luisuggérât, mais le faisait dès lors qu'elle le lui demandait.Puis, il se mettait au fauteuil pour n'en plus bougerspontanément. Sa seule activité consistait à regarder latélévision, mais seulement si on la lui allumait, sans jamaisle réclamer. Laissé plus de 24 heures sans nourriture, il ne laréclama jamais, mais mangea d'un appétit apparemmentnormal le plateau qu'on lui apporta ensuite, sans du restelaisser transparaître ses préférences antérieures. Enfin, ilexistait une baisse significative de la libido et une apparencegénérale d'indifférence affective, et, de même que pour lescas précédemment cités, un vide mental relatif.

.

Syndrome athymhormqiue : lacunesmultiples concentrées dans les régionscaudées rostralesSubstance blanche frontale intacte

Parallèle entre les boucles fronto-sous-corticales limbique et

motrice (d’après Nauta)

Syndrome athymhormique :lésions bilatérales asymétriques

Fig. 4

1

2

3

Cognitiveloop

Limbic loop Motor

loop

Goal-directed action

Spontaneous mental activity

Dopamine afferents

Emotional expressions

amygdala Orbito-frontalcortex

Stimulus-reinforcement association learning

Re-learning/reversal of learned associations

Reward / punishment

Fig. 5

III/ Cortex orbito frontal :prise de décision, adaptation sociale

et jugement moral

"Il est impulsif, irrévérentieux, se prêtant parfois àde triviales vulgarités (ce qui n'était pas du toutson habitude), ne manifestant que peu de déférenceenvers ses camarades, ne supportant pas lescontraintes ni les conseils lorsqu'ils necorrespondent pas à ses désirs, parfois obstinémententêté, mais cependant capricieux et instable,faisant divers projets de réalisations futures quisont aussitôt abandonnés pour d'autres paraissantmieux réalisables... Un enfant pour ses capacitésintellectuelles, il a les passions animales d'unhomme robuste. Avant sa blessure, bien quen'ayant pas été très avant à l'école, il possédait unesprit fin et clairvoyant et était considéré par sonentourage comme un travailleur sagace etintelligent, énergique et persévérant. A cet égard,son esprit a totalement changé, si radicalement queses amis et ses connaissances disent de lui :"Cen'est plus Gage".

"Avant cette tumeur, EVR était un individu normal. Il étaitintelligent, travailleur; il était capable de se procurer untravail et avait été récompensé pour la qualité de sesservices. Il était actif dans le domaine social, et c'était undirigeant dans sa communauté. Pourtant, depuisl'apparition de sa lésion frontale, EVR n'a jamais étécapable de conserver un travail, bien qu'il garde lescompétences nécessaires pour s'en acquitter. On ne peutpas compter sur lui pour être à l'heure à son travail, oupour exécuter les étapes intermédiaires des tâches qu'onattend de lui. Sa capacité à planifier des activités aussibien à court terme qu'à long terme est gravement diminuée.Pour des questions d'importance secondaire, par exemplele choix d'un magasin ou d'un restaurant, il s'empêtre dansdes atermoiements sans fin et généralement sans résultat. Iln'est pas capable de faire un choix rapide et, au lieu decela, se livre à d'interminables comparaisons et à desdélibérations successives parmi des options possibles, deplus en plus difficiles à distinguer entre elles.... Sesdécisions financières sont presque invariablementdésastreuses. Ses capacités de décision et d'organisationsont qualitativement différentes de ce qu'elles étaientauparavant. Cependant, de nombreux aspects de son profilintellectuel demeurent non seulement intacts maisexceptionnels. Il est capable de faire des distinctions entredes concepts très ambigus, et d'appliquer parfaitement ladéduction et l'induction. EVR est d'une intelligencesupérieure d'après les données psychométriques (QI =135). (Damasio, 1993 ).

CORTEX PREFRONTAL

CORTEX FRONTO-ORBITAIRE

SYSTEMES SENSORIELS

LIMBIQUE AMYGDALE HYPOTHALAMUS

association situation / expérience somatique

réponse autonome (humorale/neurale)

MARQUEURS SOMATIQUES

FORMATION DES REPRESENTATIONS SOCIO-AFFECTIVES

CORTEX PREFRONTAL

CORTEX FRONTO-ORBITAIRE

SYSTEME MOTEUR

LIMBIQUE AMYGDALE HYPOTHALAMUS

activation d'une association passée

réponse autonome (humorale/neurale)

MARQUEURS SOMATIQUES

PRISE DE DECISION CHOIX D'UNE CONDUITE SOCIALE

Mise à l ’épreuve de la théorie desmarqueurs somatiques : le test du jeu de

poker

Perte du sens moral : une formeinhabituelle de dysfonction orbito-

frontale

• EVR garde des capacitésintactes de jugement moral

• Dilemmes moraux de Kohlberg– Niveaux de développement en 6

stades :• 1&2 : préconventionnel

• 3&4 : conventionnel

• 4&6 ; post-conventionnel

– Typiquement altérés lors delésions préfrontales précoces

Lésions provoquant unealtération du jugement moralchez 6 sujets avec lésionstardives (âge adulte) et deuxsujets avec lésion précoce.

caractéristiques des lésions précoces: personnalité anti-socialeabsence de remors et de culpabilité

"Son analyse de dilemmes moraux suggère qu'elleconsidère ces situations complexes en termes denotions concrètes et stéréotypées de "bon" et"mauvais" comportement. Elle base ses réponses surdes règles préétablies. Par exemple, elle décide qu'ilest "mal" pour un jeune homme pauvre de voler unmédicament onéreux dans une pharmacie parce que"C'est contre la loi, contre les Dix Commandements".Mais quand on lui fait valoir la situation dramatiquedu jeune homme, elle change immédiatementd'approche. Elle indique que quand les lois et lesrègles ne permettent pas à quelqu'un de faire ce qu'ilveut, alors la personne devrait changer ces règles. Ladiscordance entre ces réponses n'était jamais résolue.Son approche à ces situations conflictuelles n'était pasbasée sur un ensemble de valeurs ou principesd'éthique, mais était conduite par une justificationvariable qui serve soit à subvenir à un besoinimmédiat, soit à indiquer de manière inflexible etabsolue ce qu'est un comportement bon ou mauvais.Son niveau de raisonnement moral était très similaireà celui d'un adolescent de 10 à 13 ans d'après lescritères de Kohlberg".(Eslinger et al., 1992)

Interprétation : théorie desmarqueurs somatiques

• « an important mechanism of the defect isthe disruption of the systems that holdcovert, emotionally related knowledge ofsocial situations.

• Unlike adult-onset patients, however, thetwo patients had defective social andmoral reasoning, suggesting that theacquisition of complex social conventionsand moral rules had been impaired

• It is possible, for instance, that bydestroying a critical cortical control for thepunishment and reward system, theacquisition of knowledge that depends onthe coordinated contributions ofpunishment and reward situationsbecomes severely compromised »

Anderson et al., 1998

PATIENT MDB33 ans, Officier de la police

secrète algérienne

AVP le 16 juin 1994 : Traumatisme crânien+ Fracture occipitale droiteScanner : contusion frontale bilatérale,hématome intra-frontal gauche, petite lamesous-durale gauche en regardObnubilation 3 jours, sorti de réanimation aubout de 5 joursReprise de son poste, suppression de sonarme de service, radié de la police. Immigreen France.Engagé comme vigile dans une grandesurface : mis en arrêt de travail pourdépression consécutive à des sanctionssubies pour des erreurs à son poste detravailTraitement : antidépresseurs etneuroleptiques, peu d’amélioration. Sorti declinique psychiatrique par mesuredisciplinaire

patient D.B.: reconstitutiondes lésions anatomiques

Bilan Neuropsychologique

pas de trouble évident de la mémoire, bienorienté dans le temps et dans l’espace,s’exprime et raisonne de manière appropriée Similitudes (WAIS) : 12/19 (correct maissans doute inférieur à son niveau antérieur) Mots couplés de l’échelle de WechslerMémoire : 14/20 Epreuves frontales :

• évocation lexicale : 18 motscommençant par la lettre P en 1 minute• Stroop : quelques erreurs dans lacondition interférente (troubleattentionnel modéré)• Wisconsin : atteint sans difficulté les4 premiers critères du test

Les modificationscomportementales

agressif dans ses paroles, problèmesrelationnels (plan familial & social) période de consommation excessived’alcool tendance à la cleptomanie relations tendues / épouse, procédure dedivorce engagée

Son épouse : « je n’ai pas retrouvé mon marid’auparavant, il a perdu toute sa maturité, il nepeut plus se gérer, il ne prend plus aucuneinitiative au niveau du couple, il est devenucaractériel. Il n’a jamais repris sa passion pourl’ornithologie, il ne fait plus rien, n’a plus enviede rien. Il a perdu tous ses amis qui n’ont passupporté son changement de caractère, il refusaitde les voir, partait, faisait la tête sansexplication. Il ne fait plus aucune concession ensociété, prend des décisions irréfléchies, a besoinde satisfaction immédiate de ses désirs »

Trouble du « jugementmoral »

S’est surpris à avoir des pensées de meurtre qu’il n’auraitjamais eues auparavant et même avoir été très proche depasser à l’acte, retenu au dernier moment par la craintede déplaire à son épouse.Du reste il a souvent besoin de s’en remettre à l’avis decelle-ci pour « savoir ce qui est bon ou mauvais, déciderde ce qui est bien ou mal ».« J’ai besoin, beaucoup plus qu’avant, de penser avantd’agir, de peser le pour et le contre. L’autre jour, j’ai vuun gardien de la paix, il ne m’avait rien fait et, pourtantj’ai décidé qu’il devait payer pour les autres. Je me suisretenu en pensant que ma femme m’aurait conseillé de nepas l’agresser ».

Actuellement, discrète amélioration : ne boit plus plus de comportement délictueux. Toutefois, déclareavoir arrêté de boire et de voler uniquement parce qu’onlui a dit « qu’il ne fallait le faire » aucun sentiment de culpabilité ni vis-à-vis de sonépouse, de son entourage, ni des victimes potentielles oueffectives de ses méfaits passés ou à venir.

Question à son épouse : Pensez-vous qu’il y aitquelque chose de changé au niveau de sa morale

?

« Oui, tout-à-fait : avant c’était un homme non seulementréfléchi, mais d’une grande moralité; un homme dedécision et de parole. Il n’aurait pas fait de mal à unemouche, non pas par crainte d’être puni - il était bien audessus de ça- mais parce qu’il avait une haute idée de sondevoir, de la valeur de la vie, parce qu’il souffrait dans soncorps lorsqu’il voyait quelqu’un souffrir. Il avait une hauteidée de la justice, ne supportait pas les inégalités, n’auraitjamais supporté de tirer un bénéfice de la souffranced’autrui »« Aujourd’hui, c’est tout différent. On dirait qu’il ne croitplus en rien, qu’il ne sait plus rien du bien et du mal,comme un enfant qui a encore tout à apprendre, lui, ondirait qu’il l’a perdu. Lorsque nous vivions encoreensemble, nous sommes allés au cinéma voir un film deguerre. D’abord il n’aurait choisi ce genre de film, avant.Et puis surtout, ses réactions m’ont effrayée. Il seréjouissait de la souffrance des blessés, comme s’il neressentait plus rien. Ses commentaires étaient effrayants, ilne comprenait pas pourquoi le méchant était mis en prison,prétendant que c’était de l’abus de pouvoir, et que quand ilétait dans la police, il n’aurait jamais laissé faire cela. Lesoir même j’ai décidé de divorcer… ».

Alternative explanation :Blair & Cipolotti, 2000

• Case J.S. :56 y-o electrical engineerbrain trauma followed bybehavioural changes suggestive of« acquired sociopathy »

• Failed to conform to social norms,notably irritable and aggressive,episodes of property damage andviolence

• Reckless regarding others’ personalsafety

• Lack of remorse, reduced empathy

Antisocial personality disorder

Blair & Cipolotti, 2000 : impairedexpectation of others’ negative

emotional reactions

• Impaired on tests sensitive to frontallobe damage (WCST, Cognitiveestimates test)

• Normal gambling task• Facial emotions recognition :

impaired (anger, disgust) +decreased autonomic response

• Normal Theory of Mind• Impaired ability to represent

emotions of others• Impaired identification of social

violation, not conventional(normative) situations

•Keith, age twenty-five, was a file clerk whoworked in an office in the city. At noon he tookhis lunch to a small park and sat on a sunnybench to eat. Often he tore part of a sandwichinto bits, scattering it on the ground for pigeons.One day when he came to his favourite bench ababy carriage was parked beside it. Keith noticedthat a young woman was swinging an older childnearby. The baby in the carriage began to crybut the mother did not hear this because theswing was squeaking. Now, Keith had learnt thatwhen his baby nephew screamed, sometimesthis meant that a pin in his nappy had opened.Rather than bother the mother in the park, Keithquickly checked the baby's clothing to seewhether he could feel an open pin.

Blair & Cipolotti, 2000 :social situation task

Conclusions

• La perte du sens moral peut doncsurvenir après une lésion orbito-frontale chez l’adulte

• Suggérant la séparation des processusneuro-cognitifs sous-jacents de ceuxdes conduites sociales en général

• Incitant à distinguer l’adaptation à desrègles sociales établies (« morale »conventionnelle) d’un véritable sens,quasi-empathique, de l’éthique vis-à-vis d’autrui