Pourquoi crie-t-on quand on a peur ? Illustration : Le cri, Edvard Munch, 1893 (©Pixabay)

Quel est l’effet des cris de peur sur le cerveau ?

Une équipe du CRNL a découvert que le cri de peur des rats avait un impact sur leur activité cérébrale. Quel est l’intérêt de ce mécanisme ? L’observation des ondes cérébrales dans les aires de la peur suggère une nouvelle hypothèse : et si le souvenir de l’événement était renforcé ?

Parfois, en cherchant à tester une hypothèse, les scientifiques font des découvertes inattendues. C’est ce qui est arrivé à Maryne Dupin, de l’équipe Codage et mémoire olfactive au Centre de recherche en neurosciences de Lyon, alors qu’elle faisait une expérience avec des rats pour comprendre comment le cerveau encode le temps qui passe. Le dispositif imaginé avec son équipe consiste à diffuser une odeur pendant une courte durée avant de soumettre les rongeurs à un choc électrique. Dans le même temps, la chercheuse observe l’activité de la partie du cerveau associée à la formation de la mémoire de la peur. L’objectif ? Voir si les rats enregistrent la durée de l’odeur avant le choc, ce qui revient à étudier la formation d’une mémoire temporelle.

C’est au cours de cette expérience que Maryne observe un phénomène imprévu. Sous l’effet de la peur, les rongeurs adoptent un comportement particulier : ils se mettent à produire des ultrasons (à 22 kHz), à respirer plus lentement, et leur activité cérébrale se modifie. Quelle est la fonction de ce cri, se demandent alors les chercheurs ? « Au début, nous n’avions pas d’hypothèse pour expliquer l’impact des vocalisations sur l’activité cérébrale, reconnaît Maryne. On a d’abord pensé à un effet sur le circuit de la douleur, en référence à une expérience chez l’homme consistant à demander aux participants de plonger une main dans l’eau glacée et montrant que, lorsqu’on les autorisait à crier, leur résistance à la douleur augmentait. »

Le cri sert d’abord aux animaux à alerter leurs semblables ou à appeler à l’aide

 

Bien que ce ne soit pas sa question initiale, la chercheuse veut alors clarifier les liens entre peur, ultrasons, respiration et activité cérébrale. « Les vocalisations sont généralement étudiées comme moyen de communication entre les animaux : l’impact sur l’activité cérébrale est souvent analysé dans le cerveau du congénère, explique-t-elle (lire l’encadré). L’originalité de notre étude est de voir l’impact de l’émission d’ultrasons sur le cerveau du rat lui-même, dans un circuit qui est impliqué dans la formation de la mémoire de peur. »

Revenons à l’expérience initiale. Les rats subissent un choc électrique juste après avoir senti une odeur. Ils apprennent ainsi à associer l’odeur au choc. Lorsque qu’ils sont exposés à nouveau à l’odeur, ils se recroquevillent sur eux-mêmes et ne bougent plus. C’est dans cette position, dite de freezing, qu’ils émettent un ultrason. « La respiration passe alors de 4 Hz [soit 4 respirations par seconde] à 1 Hz », détaille Maryne. Un phénomène normal : « Quand on a peur, on a tendance à couper notre respiration. Pour les rats, le flux d’air est presque nul : quasi de l’apnée. »

Mais l’effet de la peur ne s’arrête pas là. Elle modifie aussi l’activité cérébrale du rat. Le rythme des ondes cérébrales peut se synchroniser avec le rythme respiratoire : c’est le phénomène d’entraînement. « Dans la littérature, des études montrent que les variations de respiration peuvent aller entraîner des aires cérébrales. » Or des aires cérébrales synchronisées entre elles sont plus à même d’échanger des informations. « Pour favoriser une bonne communication, il faut que les aires soient calées sur un même rythme, explique Maryne. Un peu comme un chef d’orchestre avec ses musiciens. La respiration jouerait ce rôle. ». Cela s’applique au rat : « Par exemple, quand il respire à 4 Hz, on retrouve ce rythme dans des aires olfactives. Cela semble logique, puisque la respiration passe par le nez. Mais ce rythme est aussi présent dans d’autres aires, distinctes de l’olfaction. » Notamment les aires associées à la mémoire de peur : l’amygdale, située vers le centre du cerveau, et le cortex préfrontal, placé à l’avant du crâne. En position de freezing, à 4 Hz, les ondes cérébrales y sont couplées à la respiration. Avec la vocalisation, la respiration passe à 1 Hz et les ondes se découplent. « Le flux d’air est alors si faible que les récepteurs du nez ne sont plus activés : ce serait la cause du découplage. »

Crier quand on a peur permettrait de conserver un souvenir plus vif de l’événement déclencheur

 

Quelles sont les conséquences du découplage lors de l’émission d’ultrasons ? L’équipe en est encore au stade des hypothèses. Les rythmes cérébraux de l’amygdale et du cortex préfrontal pourraient, selon elle, se désynchroniser de la respiration pour communiquer différemment, possiblement en se couplant avec d’autres parties du cerveau. Si la respiration n’a plus le rôle de « chef d’orchestre », qui récupère cette fonction ? Dans quel but se fait cette nouvelle synchronisation ? « Peut-être pour agir sur le circuit de la douleur ou pour renforcer la mémoire », suggère Maryne.

Pour l’instant, l’équipe explore la piste du renforcement de la mémoire. Un résultat expérimental va dans ce sens. Quand les rats sont exposés à nouveau à l’odeur 24 heures plus tard, cette fois-ci sans choc, ils se mettent en position de freezing. Ceux qui ont émis le plus d’ultrasons gardent cette position plus longtemps que les autres. « Le pourcentage de freezing est corrélé aux nombre d’ultrasons émis pendant le conditionnement », résume Maryne. Toutefois, cela ne constitue pas une preuve : « Pour tester, il faudrait arriver à inhiber l’émission des ultrasons, et voir l’impact sur l’apprentissage de l’association odeur-choc ». Si les résultats étaient probants, cela signifierait que crier quand on a peur permet de conserver un souvenir plus vif de l’événement déclencheur. Affaire à suivre…

La peur selon Darwin

La peur selon DarwinLa peur est peut-être l’émotion la plus ancienne qui existe. En 1872 déjà, Darwin, père de la théorie de l’évolution, supposait que la peur était le résultat d’une adaptation. En effet, elle procure des avantages importants. Elle prépare les animaux au combat ou à la fuite, notamment grâce à la sécrétion d’adrénaline, l’hormone de la peur. Ainsi, le rythme cardiaque accélère, la digestion ralentit, le sang afflue vers les muscles. Le corps est alors prêt à l’action, ce qui l’aidera à survivre.

Dans le cerveau, la peur est déclenchée par l’amygdale, un noyau pair (un par hémisphère) de matière grise en forme d’amande qui s’active en cas de danger. Un simple mot menaçant, comme « meurtre », ou une image d’un visage effrayé, peut suffire à la stimuler. Cette fonction de l’amygdale d’induire la peur a notamment été étudiée grâce à une patiente, appelée patiente S.M., devenue célèbre. Cette femme, dont justement l’amygdale est inopérante, ne connaît pas (ou presque) la peur, sans que ce soit handicapant.

Comme la peur, le cri a joué un rôle dans l’évolution. Il sert aux animaux à alerter leurs semblables ou à appeler à l’aide, et peut même surprendre ou intimider un prédateur. Mais le cri effraie aussi les congénères : grâce à sa modulation unique, différente de la parole ou du chant, un cri humain peut activer l’amygdale chez d’autres personnes. Par ailleurs, le cri permettrait aussi de mieux surmonter la douleur. Possède-t-il d’autres atouts ? Cela reste à déterminer…

 

Source
New Insights from 22-kHz Ultrasonic Vocalizations to Characterize Fear Responses: Relationship with Respiration and Brain Oscillatory Dynamics (eNEUROLINE March/April 2019, 6(2) e0065-19.2019 1–17)

Mots clés

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Chercheur(s)

Maryne Dupin

Doctorante, membre de l'équipe Codage et mémoire olfactive au Centre de recherche en neurosciences de Lyon, travaille sur les réponses de peur dans la formation des mémoires émotionnelles.

Voir sa page
Laboratoire

Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CRNL)

Le CNRL rassemble 14 équipes pluridisciplinaires appartenant à l’Inserm, au CNRS et à l’Université Lyon. Elles travaillent sur le substrat neuronal et moléculaire des fonctions cérébrales, des processus sensoriels et moteurs jusqu'à la cognition. L’objectif est de relier les différents niveaux de compréhension du cerveau et de renforcer les échanges entre avancées conceptuelles fondamentales et défis cliniques.

Voir son site
Autres articles