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Mettre en évidence l’activation des amygdales suite à un stimulus à forte valence émotionnelle, en utilisant EduAnat2

par Philippe Cosentino

Dans le nouveau programme de spécialité de SVT terminale, les conséquences d’une exposition à un agent stresseur sont abordées, en particulier au niveau cérébral :

Connaissances :

Face aux perturbations de son environnement, l’être humain dispose de réponses adaptatives impliquant le système nerveux et lui permettant de produire des
comportements appropriés. Le stress aigu désigne ces réponses face aux agents stresseurs.
La réponse de l’organisme est d’abord très rapide : le système limbique est stimulé, en particulier les zones impliquées dans les émotions telles que l’amygdale.

Capacités :

Interpréter des données d’imagerie médicale et/ou d’électrophysiologie sur l’activité neuronale de certaines zones cérébrales en réponse à des agents stresseurs.

La banque AnaPeda regroupe des images médicales (essentiellement des IRM et des scanners) d’intérêt pédagogique, pouvant être étudiées en classe avec le logiciel “EduAnat2“.

Or le dossier “13142MusiqueEtEmotion” de cette banque contient une IRM fonctionnelle “IRMsujet13142MusiqueJoyeuseVsTerrifiante” qui permet de mettre en évidence cette activation de l’amygdale suite à un stimulus émotionnel positif (en l’occurrence ici une musique joyeuse).

En effet, si on associe en général l’activation des amygdales aux émotions “stressantes”, on omet trop souvent de rappeler qu’elles s’activent  également, et fortement, en cas de grande joie ou d’émotions positives.

Dans cette activité, nous proposons de montrer que les amygdales sont impliquées dans la réponse cérébrale face à un stimulus ayant une valence émotionnelle positive.

Remarque : un autre article a été proposé sur cette même IRM fonctionnelle, mais destiné au programme d’enseignement scientifique de première. Il peut être consulté ici.

Présentation de l’étude

L’IRMf étudié provient d’une étude scientifique : “The roles of superficial amygdala and auditory cortex in music-evoked fear and joy”.

Cette étude portait sur 18 individus auxquels on a fait écouter différents extraits musicaux, choisis pour leur connotation émotionnelle. Certains morceaux étaient plutôt effrayants, d’autres joyeux, ou neutres.

Ces stimuli auditifs peuvent être téléchargés (afin de les faire écouter aux élèves) sur la page des auteurs.

L’IRMf “IRMsujet13142MusiqueJoyeuseVsTerrifiante” met en évidence les zones davantage activées lors de l’écoute d’une musique joyeuse par rapport à une musique terrifiante.

Remarque technique : il nous est souvent signalé que l’IRM anatomique correspondant est “flou”, ou bien légèrement décalé sur la gauche (par rapport à l’IRMf). Cela est tout à fait normal, car il s’agit d’une IRM moyenne, “standardisée” (rappel : 18 individus différents ont participé à l’étude, l’IRMf obtenu ne l’a pas été sur une seule personne).
De plus, l’IRMf est déjà “seuillé”, il faut donc régler le seuil à 0.

 

Scénario pédagogique possible

Nous proposons un scénario qui s’inspire des objectifs et des hypothèses de l’équipe à l’origine de l’IRMf mis à notre disposition (Stefan Koelsch, Stavros Skouras et al.).

“Les amygdales sont des structures cérébrales impliquées dans les émotions : on sait depuis longtemps qu’elles s’activent lors de l’exposition à un stimulus stressant. Une équipe de chercheur souhaite montrer qu’un stimulus émotionnel positif (joyeux par exemple) peut activer davantage les amygdales. Ces chercheurs partent de l’hypothèse que l’écoute d’un morceau de musique joyeux s’accompagne d’une plus grande activité des amygdales que lors de l’écoute d’un morceau de musique terrifiant. Pour le vérifier, ils exposent un sujet à une musique tantôt joyeuse, tantôt terrifiante, et visualisent son activité cérébrale à l’aide de la technique de l’IRM fonctionnelle.”

Questionnement : l’activité des amygdales est elle plus importante lors de l’écoute d’un morceau de musique joyeux ou lors de l’écoute d’un morceau de musique terrifiant?

Matériel mis à disposition :

  • logiciel d’imagerie médicale EduAnat2 et sa fiche technique
  • IRM anatomique
  • IRM fonctionnelle montrant les structures cérébrales davantage activées par l’écoute d’un morceau de musique joyeuse par rapport à un morceau de musique terrifiant
  • documents permettant de localiser les amygdales et les aires auditives primaires

Exemple de document permettant de localiser les amygdales sur une coupe coronale (source : wikipédia)

 

Déroulement de l’activité :

Après ouverture de l’IRM anatomique puis du calque correspondant à l’IRM fonctionnelle du sujet, l’élève va explorer les différents plans de coupes afin d’identifier les structures cérébrales davantage activées par l’écoute d’une musique joyeuse (en s’aidant des documents mis à sa disposition).

Remarque importante : le calque fonctionnel fourni est déjà “seuillé”, ce qui signifie qu’il faut régler le seuil à 0 dans le logiciel.

Capture d’écran du logiciel EduAnat2

Il constatera alors que les structures cérébrales davantage activées par l’écoute d’une musique joyeuse, correspondent aux aires auditives primaires mais également aux deux amygdales cérébrales.

L’hypothèse des chercheurs est donc confirmée : l’exposition à un stimulus émotionnel positif (joyeux) a davantage activé les amygdales que l’exposition à un stimulus angoissant.

Discussion :

Ces résultats ne signifient pas que les amygdales ne s’activent pas lors de l’exposition à un stimulus angoissant ou stressant, mais que dans cette étude, le stimulus doté d’une valence émotionnelle positive les a davantage activées. Plusieurs chercheurs ont d’ailleurs exprimé le regret que les amygdales étaient encore trop souvent systématiquement et exclusivement associées à des stimuli “négatifs” (peur, colère), alors qu’on sait désormais qu’elles sont également – voire davantage – associées dans le cas d’émotions positives telles que la joie.

Liens :

Article présentant une activité similaire (première enseignement scientifique)

EduAnat2 et AnaPeda