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Explorer la connectivité du thalamus dans les hallucinations visuelles

Une étude révèle le rôle des noyaux thalamiques dans les hallucinations visuelles grâce à une stimulation par lumière clignotante.

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Le thalamus est une partie du cerveau située sous le cortex cérébral. Il joue un rôle clé dans le traitement et la transmission des informations sensorielles. Différentes zones du thalamus, appelées Noyaux, ont des fonctions variées. Certains s'occupent principalement des sens comme la vue, tandis que d'autres aident à coordonner la communication entre différentes parties du cerveau.

Quand le cerveau ne fonctionne pas normalement, comme dans des cas de psychose ou pendant des expériences psychédéliques, les connexions entre le thalamus et le cortex peuvent devenir plus fortes que d'habitude. Les chercheurs ont remarqué que cette Connectivité accrue peut être liée à l'intensité des Hallucinations visuelles. Cependant, les scientifiques ne s'accordent pas sur les parties spécifiques du thalamus impliquées dans ces changements.

Comprendre plus clairement quels noyaux thalamiques sont plus connectés pendant les hallucinations visuelles pourrait éclairer le fonctionnement de ces expériences dans le cerveau. Explorer cette connexion est important pour comprendre la nature des hallucinations visuelles.

Outils de recherche pour étudier les hallucinations

Pour étudier correctement quels noyaux thalamiques deviennent plus connectés durant les hallucinations visuelles, il faut trouver un moyen de provoquer ces hallucinations sans effets supplémentaires qui compliquent les résultats. Les méthodes traditionnelles s'accompagnent souvent de divers états mentaux et physiques, ce qui rend difficile de cerner ce qui se passe dans le cerveau spécifiquement à cause des hallucinations.

Une méthode appelée stimulation lumineuse par clignotement (FLS) a montré des promesses pour créer des hallucinations visuelles chez des personnes en bonne santé. Cette méthode utilise une lumière stroboscopique appliquée sur les yeux fermés, amenant les participants à voir des formes et des couleurs simples qui n'ont pas de significations précises. Ces expériences ressemblent à celles que certaines personnes rapportent lors d'expériences psychédéliques ou d'autres conditions menant à des hallucinations visuelles.

Les chercheurs ont découvert que le rythme et la vitesse de la lumière clignotante peuvent changer l'intensité des hallucinations. Un rythme de 10 Hz a été découvert comme produisant les effets les plus intenses, soulignant le rôle de la fréquence de clignotement dans l'expérience.

Conception de l'expérience

L'étude actuelle a impliqué l'utilisation de FLS à différentes vitesses pour identifier quels noyaux thalamiques montraient une connectivité accrue durant ces expériences visuelles. Les participants ont participé à des scans en état de repos où ils ont vécu différentes conditions lumineuses les yeux fermés. Après chaque session, ils ont répondu à des questions sur leurs expériences, aidant ainsi à collecter des données sur ce qu'ils ressentaient durant chaque condition.

L'étude impliquait 20 participants avec des antécédents variés, garantissant qu'ils n'avaient pas de troubles mentaux ou prenaient des médicaments qui pourraient affecter les résultats. Ils ont tous consenti à participer à l'expérience, qui respectait des directives éthiques.

Mise en place de l'expérience

Pour l'expérience, les chercheurs ont utilisé une lampe spécialisée pour créer la stimulation lumineuse. Ils l'ont programmée pour produire différentes vitesses de clignotement, leur permettant de tester comment des changements de rythme affectaient les hallucinations.

Les participants ont été scannés en utilisant une technologie IRM avancée pour visualiser l'activité cérébrale pendant qu'ils subissaient différentes conditions de stimulation lumineuse. Ils ont vécu trois états différents : repos dans l'obscurité, expérience de FLS rythmique et expérience d'un clignotement arrhythmique, le tout dans un ordre aléatoire.

L'expérience des hallucinations

Après chaque session, les participants étaient invités à répondre à des questions spécifiques sur leurs expériences visuelles. Ces questions se concentraient sur si ils avaient vu autre chose que l'obscurité et les éclairs, s'ils avaient remarqué des motifs ou des formes, s'ils percevaient du mouvement, et si leur expérience visuelle avait changé avec le temps.

Les chercheurs visaient à capturer l'essence des hallucinations visuelles que les participants ont vécues, comme voir des motifs colorés qui bougent ou changent.

Analyse de l'activité cérébrale

Pendant le scanning, une méthode appelée imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (BOLD) a été utilisée. Cette méthode suit les changements de flux sanguin vers différentes zones du cerveau, indiquant où le cerveau est le plus actif.

Les résultats ont montré une activation accrue dans les zones du cerveau liées au traitement visuel, particulièrement pendant le clignotement rythmique de 10 Hz. Cela suggère que lorsque le clignotement est à cette vitesse, certaines zones du cortex visuel deviennent plus engagées.

Mesurer les changements de connectivité

Les chercheurs ont aussi examiné comment différentes parties du thalamus se connectaient aux zones visuelles du cerveau. Ils ont comparé la connectivité durant le clignotement rythmique à l'état de repos et au clignotement arrhythmique.

Ils ont découvert que la connectivité entre certains noyaux thalamiques et les cortex Visuels était plus forte durant le clignotement rythmique de 10 Hz. Cela indique que le thalamus pourrait jouer un rôle important dans l'amélioration des expériences visuelles durant ces états hallucinatoires.

Évaluations subjectives et connectivité

Pour comprendre la relation entre ce que les participants ressentaient pendant le FLS et l'activité cérébrale observée, les chercheurs ont utilisé des modèles statistiques. Ils ont trouvé une connexion significative entre l'intensité des effets visuels rapportés par les participants et la force de la connectivité entre des noyaux thalamiques spécifiques et des zones visuelles.

Fait intéressant, les résultats ont suggéré que l'intensité subjective des hallucinations était plus étroitement liée aux changements de connectivité plutôt qu'au niveau d'activation cérébrale. Cela indique que la connexion entre différentes parties du cerveau pourrait être plus importante pour l'expérience des hallucinations que l'activité de ces zones seules.

Implications des résultats

Les résultats de l'étude pourraient améliorer notre compréhension de la manière dont les hallucinations visuelles se produisent et comment elles peuvent être liées à la structure et au fonctionnement du cerveau. Les résultats impliquent que certains noyaux thalamiques, en particulier les noyaux ventroantérieurs, sont cruciaux dans la façon dont les expériences visuelles sont traitées.

Cela pourrait avoir des implications plus larges pour comprendre non seulement la perception visuelle normale, mais aussi comment diverses conditions affectant la santé mentale pourraient altérer ces connexions. Reconnaître l'importance de la connectivité thalamique pourrait aider à développer des traitements ciblés pour les personnes vivant des hallucinations ou des troubles connexes.

Limitations et recherches futures

Bien que l'étude ait apporté des éclairages significatifs, il y avait des limitations. Bien que le FLS puisse induire des hallucinations visuelles, il peut aussi provoquer d'autres effets, comme des changements dans les réponses émotionnelles ou le sens de soi. Les futures recherches pourraient explorer ces phénomènes plus en détail en expérimentant avec différents motifs de clignotement et intensités pour voir comment divers facteurs influencent l'expérience globale.

De plus, utiliser une population plus diversifiée dans de futures études pourrait aider à généraliser les résultats. Examiner comment les différences individuelles impactent la sensibilité au clignotement lumineux pourrait fournir des informations utiles sur les expériences personnelles des hallucinations visuelles.

En approfondissant la relation entre les expériences visuelles et la connectivité cérébrale, les chercheurs peuvent approfondir la compréhension de la base neuronale des hallucinations. Une telle connaissance pourrait conduire à de meilleures interventions pour les patients vivant des phénomènes visuels non désirés.

Conclusion

Le thalamus joue un rôle essentiel dans le traitement des informations sensorielles, et sa fonction devient particulièrement intéressante lorsqu'on considère les hallucinations visuelles. En utilisant la stimulation lumineuse par clignotement, les chercheurs ont découvert des connexions importantes entre les noyaux thalamiques et les cortex visuels, éclairant comment ces hallucinations se produisent.

L'étude souligne l'importance de la connectivité thalamocorticale dans la manière dont les expériences visuelles sont façonnées. Ces résultats pourraient ouvrir la voie à des recherches supplémentaires et à des stratégies thérapeutiques potentielles pour les individus confrontés à des hallucinations visuelles. Dans l'ensemble, l'interaction entre le thalamus et le cortex visuel est cruciale pour comprendre comment nous percevons et expérimentons les stimuli visuels, surtout dans des états de conscience altérés.

Source originale

Titre: Thalamocortical interactions reflecting the intensity of flicker light-induced visual hallucinatory phenomena

Résumé: The thalamus has a critical role in the orchestration of cortical activity. Aberrant thalamocortical connectivity occurs together with visual hallucinations in various pathologies and drug-induced states, highlighting the need to better understand how thalamocortical interactions may contribute to hallucinatory phenomena. However, concurring symptoms and physiological changes that occur during psychopathologies and pharmacological interventions make it difficult to distil the specific neural correlates of hallucinatory experiences. Flicker light stimulation (FLS) at 10 Hz reliably and selectively induces transient visual hallucinations in healthy participants. Arrhythmic flicker elicits fewer hallucinatory effects while delivering equal amounts of visual stimulation, together facilitating a well-controlled experimental setup to investigate the neural correlates of visual hallucinations driven by flicker rhythmicity. In this study, we implemented rhythmic and arrhythmic FLS during fMRI scanning to test the elicited changes in cortical activation and thalamocortical functional connectivity. We found that rhythmic FLS elicited stronger activation in higher-order visual cortices compared to arrhythmic control. Consistently, we found that rhythmic flicker selectively increased connectivity between ventroanterior thalamic nuclei and higher-order visual cortices compared to arrhythmic control, which was also found be positively associated with the subjective intensity of visual hallucinatory effects. As these thalamic and cortical areas do not receive primary visual inputs, it suggests that the thalamocortical connectivity changes relate to a higher-order function of the thalamus, such as in the coordination of cortical activity. In sum, we present novel evidence for the role of specific thalamocortical interactions with ventroanterior nuclei within visual hallucinatory experiences. Importantly, this can inform future clinical research into the mechanistic underpinnings of pathologic hallucinations.

Auteurs: Timo Torsten Schmidt, I. A. Amaya, T. Nierhaus

Dernière mise à jour: 2024-05-01 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.30.591812

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.30.591812.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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