Neurones miroirs et tango : du laboratoire à la piste de danse "les miroirs feraient bien de réfléchir un peu …." (Cocteau)

Amélioration significative de la mémoire de travail dans les deux groupes Amélioration significative et persistante de l'attention divisée dans le groupe "tango"

Giacomo Rizzolatti

The discovery of mirror neurons in the frontal lobes of monkeys, and their potential relevance to human brain evolution — which I speculate on in this essay — is the single most important "unreported" (or at least, unpublicized) story of the decade. I predict that mirror neurons will do for psychology what DNA did for biology: they will provide a unifying framework and help explain a host of mental abilities that have hitherto remained mysterious and inaccessible to experiments. V.S. Ramachandran, 1991

cont autis Diff.

NEURONES MIROIRS / LOCALISATION CHEZ LE SINGE ET CHEZ L’HOMME

Berge post du sillon arqué = neurones canoniques Ensemble = neurones moteurs Convexité de F5 = neurones miroirs

Neurons in monkey cortex have been found that respond not only to seeing the monkey’s hand grasp an item, but when other hands grasp it as well, including the homologous human hand. The neuron does not respond to a pliers picking up the item. Most mirror neurons respond best to one type of action, like picking up. Mirror neurons may help us to understand what others are doing, how to react to their actions, but also how to imitate them

Trois situations provoquant l'activation des neurones miroirs a) Observe un autre singe attraper la nourriture b) Observe un humain Specific to one or a few hand actions such as ‘Grasping’,’Holding’, ‘Manipulating’, and some to specific grasp (e.g. precision grip, finger prehension…). ---activated by view of grasping with hand, but not when grasping is done with a tool Possible role: discharge of neurons in mirror system generates an internal representation of the movement which is involved in the ‘understanding’ of motor events”. c) Attrape lui-même

Spécificité des neurones miroir a) Le singe observe l’expérimentateur briser un objet par double rotation des mains : le neurone décharge seulement pour le mouvement en sens anti-horaire b) La même réponse s’observe si le singe tient l’objet , seulement lors de la rotation en sens anti-horaire c) Le neurone n’a aucune activité lors d’une action différente

A (Full vision) B (Hidden) C (Mimicking) D (HiddenMimicking) F5 again: Purpose role (guessed without seeing) Experimenter’s hand: In B and D, all rasters and histograms are aligned (vertical line) with the moment at which the hand of the experimenter starts to disappears from the monkey’s sight. 2. B and D look identical to monkey. Difference: In B, monkey knows there is an object, while in D there isn’t any. In D, no significant response. But B is identical to A. Umiltà et al. Neuron 2001

Premières constatations Il existe dans le cortex pré-frontal inférieur du singe des neurones très particuliers appelés neurones miroir Ils déchargent non seulement quand l'animal exécute un geste moteur, mais également quand il observe un congénère ou un humain réaliser le même geste Une partie des neurones miroirs sont organisés de manière fonctionnellement spécifique, un neurone étant spécialisé pour un type de geste (d'autres neurones sont moins spécialisés) Il ne s'agit pas de neurones simplement visuels car ils ne s'activent que si le geste a une finalité Leur activité est supra-modale puisqu'ils s'activent aussi lorsque l'animal entend le "bruit" de l'action

Somatotopy of Action Observation Foot Action Sans objet Hand Action Avec objet Mirror Neurons: Parietal, Premotor (Area 6 + 44), and Broca’s (45) A: mimicked actions; no parietal activation B: Action on objects; Parietal activation. Point: location determined by action. Mouth Action Observation d'actions transitives (b) et intransitives (a) Buccino et al. Eur J Neurosci 2001

Observer l'action de mordre, quelle que soit l'espèce, active IPL et IFG

L'observation d'actions communicatives active le cortex frontal inférieur (Gche) pour l'observation d'un humain ou d'un singe, mais pas pour l'aboiement d'un chien

Daniel Glaser University College London

Daniel Glaser University College London

Zones liées à l'expertise (interaction groupe x condition) We conclude that action observation evokes individual, acquired motor representations in the human mirror system. Our finding lends support to ‘simulation’ theories (Gallese and Goldman, 1998), according to which action perception involves covert motor activity (Jeannerod, 1994; Gre` zes and Decety, 2001; Rizzolatti et al., 2001). This activation of motor representations through mere observation could have important applications in enhancing skill learning and in motor rehabilitation. Zones liées à l'expertise (interaction groupe x condition) Black : ballet; white : capoeira

Activations shown are the interaction between subject gender and performer gender for gender-specific moves, minus the same interaction for common moves. This difference between two-way interactions reveals the additional activation associated when the subject observes a move for which he or she possesses the motor schemata, compared to observing moves for which he or she does not possess the motor schemata. Subtracting the interaction for gender-common moves controls for the possible confounding effect of observing someone of the same gender as oneself. Projections of the activation foci on the surface of a standard brain (Montreal Neurological Institute [MNI]) at p < 0.001. Note that this projection renders onto the surface activity, which may in fact be located in the sulci. Arrows indicate activity in areas described as part of the mirror system: (1) left dorsal premotor cortex, (2a) left intraparietal sulcus, and (2b) right intraparietal sulcus. interaction between subject gender and performer gender

Les neurones miroirs encodent différemment le même geste dans deux contextes différents

Imitation >observation pour insula droite et IFG bilat. Présentation de visages représentant 6 types d'émotions (total, bouche ou yeux) 2 conditions : imite/observe Imitation et observation activent en commun un réseau incluant le cortex prémoteur Imitation >observation pour insula droite et IFG bilat.

Oneself pain Other's Overlapping brain activity in the AI and ACC when receiving painful stimulation oneself (green) or when empathizing with another person feeling pain (red), whereby (c) shows the activation of women perceiving cues indicative of their male partners feeling pain [4], (d) depicts the involvement of the same network when women (right) or men (left) observe an unknown but previously fair player receiving painful stimulation [22] and (eﾐg) illustrate brain responses of subjects viewing still images of potentially painful situations [50], facial expressions of pain [8] and needles pricking a human hand [6]. Singer, T. et al. (2004) Empathy for pain involves the affective but not sensory components of pain. Science 303, 1157ﾐ1162

Deuxième conclusion Un système de neurones miroirs existe probablement chez l'homme comme chez le singe Il implique principalement le lobule pariétal inférieur et le cortex frontal inférieur (Broca) L'activation provoquée par l'observation d'actions respecte une organisation somatotopique Cette activation n'est présente que pour les actions appartenant au répertoire de l'observateur L'une des démonstrations les plus convaincantes de l'existence de neurones miroir chez l'homme réside dans la propriété remarquable des neurones insulaires de "ressentir" les affects d'autrui, véritable base de l'empathie humaine

A model of area F5 and the mirror-neurons system L. Craighero et al. Progress in Brain Research, 164:39-59, 2007

Neurones miroirs empathie motricité apprentissage "Cognition sociale" Prédiction de l'action (intention) Compréhension des émotions observation imitation Compréhension de l'action intersubjectivité empathie motricité apprentissage "Cognition sociale" Langage?

Our findings thus support the view that Broca’s area is presumably a central region (“hub”) of the mirror neuron network (Iacoboni et al., 1999; Nishitani and Hari, 2000; Hamzei et al., 2003; Rizzolatti and Craighero, 2004; Nelissen et al., 2005), demonstrating here its multifunctional role in action listening.

Metric/non-metric motor (no music) Étude PET 10 sujets âge moy. : 33a 2.5a en moy d'expérience du tango argentin Deux comparaisons : -metric/non metric - self paced/entrained Trois conditions contrôle Listening (musique grecque) Contractions (avec musique) repos

Anterior vermis = entrainment of movement to external timing cues Putamen = spécialement activé pour activité rythmique Thalamus = lorsque l'activité est sans régularité métrique

SMA + représentation sensorimotrice de la jambe Circuit sous-cortical (MGN + cervelet régule les aspects sensoriels de l'activité métrique ("beat") Aire 44 droite ("anti-Broca") activée dans toutes les conditions motrices (mais aussi dans tâches perceptives : "syntaxe supralinguistique?") audiomotor entrainment may be mediated through the transmission of coarsely processed beat information from subcortical auditory areas to the cerebellum. These results support a role for this region in both elementary motor sequencing and in dance, during both perception and production. This activation pattern may also bear on new functional hypotheses that propose supralinguistic sequencing and syntax operations for the region broadly defined as Broca’s region and its right homologue.

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Tango dansé : de la simulation motrice à l'intersubjectivité consentie Perception de l'intention Perception (compréhension) du mouvement Simultanéité temporelle du mouvement Partage de la sensation proprioceptive Association auditivo-motrice (musique-danse)

empathie et intersubjectivité insula Syst nerv autonome AMYG insula Syst nerv autonome AMYG Cortex sensoriel (SI, SII) + aud. Cortex sensoriel (SI, SII) + aud. Danseur 2 Danseur 1 Technicité sensori-motriece