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Summary Staub F, Bruggimann L, Magistretti P, Bogous- slavsky J. [Anatomy of em

Summary Staub F, Bruggimann L, Magistretti P, Bogous- slavsky J. [Anatomy of emotions.] Schweiz Arch Neurol Psychiatr 2002;153:344–53. The study of emotion had been relegated to the fringes of neuroscience until quite recently because it was too subjective and irrational for the intellectual stiffness of modern science. Since about thirty years, the studies relating to emo- tions and underlying neural mechanisms have considerably multiplied utilising behavioural paradigms with normal subjects,clinical evaluation of patients suffering from neurological or psychic disorders, observations of patients with definite brain lesions and finally, using the most advanced and noninvasive technology available to capture revealing images of the living brain responding to emotions: functional brain neuroimaging. In this paper we describe the famous historical contributions to the comprehension of the links between brain and emotions. The oldest experi- mental demonstration of these links was carried out at the beginning of the twentieth century by Cannon and Bard who showed that the sur- gical ablation of a cat’s neocortex induced non- motivated aggressive behaviour called “sham rage”. Klüver and Bucy described behavioural modifications generated by the ablation of portions of temporal lobes in monkeys. After lobectomy, animals developed a submissive and docile beha- viour and hypersexuality as well as hyperorality. The case of Phineas Gage first described by Dr Harlow is also very famous as first description of personality changes after prefrontal damage. These case studies carried out on man and animal lead to the establishing of assumptions on the anatomical basis of emotions. Researchers such as Papez, Broca, MacLean and more recently Mesulam have successively contributed to the construction of the current neuroanatomical models of emotions where the cortico-limbic system constitutes the essential substrate of the emotional processes. The main anatomical struc- tures of this system, namely the amygdala, the septal area, the hypothalamus and the prefrontal regions are then reviewed. The most relevant data supported the implication of the septal area being involved in pleasure and the amygdala in fear-related emotion. As interface between cogni- tion and emotion, the prefrontal area has a more complex role, particularly in the regulation of social emotions.The contribution of both cerebral hemispheres is also discussed with the classical opposition “happy” left hemisphere and “pessi- mistic” right hemisphere. The final paragraphs provide recent data on the relations between emotional states and specific patterns of regional brain activity seized with the help of the various functional neuroimaging tech- niques.These techniques, which allow to study the emotional processes in healthy subjects “in vivo”, challenge the hypothesis that specific brain regions have strictly specialised functions for the genera- tion of emotions (e.g. the critical role of amygdala in fear-related processing). It is indeed likely that separate brain regions are involved in different aspects of emotion (e.g. the amygdala may not exclusively respond to threaten stimuli but to any emotionally relevant stimuli, regardless of valence). As in other domains of neurocognition we are moving from a localisationist perspective toward approaches where the mental functions are underlain by distributed neural networks. Although our knowledge of emotional mechanisms and their anatomical substrates is still fragmentary, the study of emotions constitutes a promising field of investigation. A particular interest is attached to the role of emotion in attentional functions, memory and decision making as well as the impli- cation of cortico-limbic circuits in motivation. Keywords: emotion; limbic system; prefrontal lobes; neuroimaging S C H W E I Z E R A R C H I V F Ü R N E U R O L O G I E U N D P S Y C H I A T R I E 1 5 3 I 8 / 2 0 0 2 344 Anatomie des émotions I F. Staub, L. Bruggimann, P. Magistretti, J. Bogousslavsky Service de neurologie, CHUV, Lausanne Correspondance: Fabienne Staub Service de neurologie CHUV Rue du Bugnon, 27 CH-1011 Lausanne e-mail: fabiennestaub@hotmail.com Revue générale Introduction La localisation de fonctions mentales dans le cer- veau n’est pas nouvelle.Il y a 200 ans,Franz Joseph Gall (1758–1828) établissait les bases de la phré- nologie (de phrenos = esprit et logos = étude). Il pensait que les facultés intellectuelles et morales étaient innées et que leurs manifestations dépen- daient de l’organisation du cerveau. Chaque senti- ment ou faculté mentale était supposée être dé- pendante d’un «organe» cérébral plus ou moins développé, développement interne qui se reflé- tait au niveau de la forme du crâne. Le lecteur pourra par exemple constater (fig. 1) que la «destructivité» siège au dessus de l’oreille et l’amour physique («amativeness») à la naissance de la nuque! Depuis lors, mais essentiellement au cours des deux dernières décennies, la neuro- logie du comportement a considérablement pro- gressé dans la connaissance du substrat anato- mique des fonctions mentales et des émotions, qui vont nous intéresser plus spécialement ici. Les chercheurs ont délaissé le «céphalomètre»1 au profit de l’expérimentation animale et humaine, de l’étude de la pathologie cérébrale et, plus ré- cemment, des techniques d’imagerie fonctionnelle qui permettent de visualiser le fonctionnement du cerveau dans une situation donnée (tâche motrice ou cognitive, états mentaux). Le problème de la définition Définir ce qu’est une émotion n’est pas une tâche aisée puisqu’il s’agit de caractériser à l’aide de mots des manifestations qui associent une expé- rience mentale, et donc subjective par essence, à des manifestations corporelles et physiques essen- tiellement ressenties.En outre,bien que le concept d’émotion soit l’objet d’une connaissance popu- laire et universelle, il reste très approximative- ment défini puisqu’il couvre un champ sémantique vaste et mal délimité. L’étymologie du mot «émo- tion», du latin «ex-movere» qui signifie mouve- ment vers l’extérieur, ne nous aide pas beaucoup dans cet exercice de définition, bien qu’elle puisse suggérer cette incitation à l’action que peuvent provoquer ces états affectifs intenses que sont les émotions. Le dictionnaire le Petit Robert définit préci- sément l’émotion comme «un état affectif intense, caractérisé par une brusque perturbation physique et mentale où sont abolies, en présence de cer- taines excitations ou représentations très vives, les réactions appropriées d’adaptation à l’environ- nement». Damasio [1] définit quant à lui les émotions comme des configurations de réponses chimi- ques et neurales, dont la fonction est d’aider l’organisme à se maintenir en vie en provoquant des comportements d’adaptation. Elles sont le résultat de l’activation d’un ensemble de structures cérébrales,dont la plupart est également impliquée dans le contrôle et la régulation des états corpo- rels autour des valeurs physiologiques optimales (homéostasie). Les émotions sont biologiquement déterminées, stéréotypées, et automatiques, bien que la culture et le développement individuel soient susceptibles d’influencer l’ensemble des in- ducteurs émotionnels ou de modifier l’expression ouvertes des émotions. Tout comme Ekman [2], Damasio distingue six émotions primaires ou universelles, calquées sur les expressions faciales, à savoir: la joie, la tristesse, la peur, la colère, la surprise et le dégoût; des émotions secondaires et sociales tels que la jalousie, la culpabilité ou la fierté et pour finir, une classe d’émotions d’arrière-plan comme le S C H W E I Z E R A R C H I V F Ü R N E U R O L O G I E U N D P S Y C H I A T R I E 1 5 3 I 8 / 2 0 0 2 345 1 Il s’agit d’un appareil (sorte de casque) inventé par Herbert Spencer (1820–1903) et destiné à améliorer la mesure des caractéristiques du crâne. Figure 1 Localisation des fonctions mentales selon F. J. Gall (1758–1828). Adapté de Sabbatini RME. Phrenology, the history of brain localization. Brain & Mind, Electronic Magazine of Neuroscience, mars 1997. bien-être ou le malaise, le calme ou la tension, la fatigue ou l’énergie.L’induction de cette deuxième classe d’émotions est en règle générale interne. Il n’y a pas de définition univoque du concept d’émotion mais il est important de relever qu’il s’agit d’un processus cérébral à plusieurs compo- santes, qui peut être déclenché par des afférences internes ou externes et qui s’exprime sur différents axes. On peut en tout cas retenir l’émotion en tant que sentiment intime et subjectif qui correspond à une expérience cérébrale: l’individu peut éprou- ver toute une série d’émotions. Mais l’émotion est également un état d’éveil physiologique. Les états émotionnels s’accompagnent en effet de toute une gamme de réactions corporelles viscérales et auto- nomes (modification de la fréquence cardiaque, de la réactivité capillaire cutanée, sensations de constriction œsophagienne, etc.). Finalement, les émotions se traduisent par des comportements tels que la défense ou l’attaque ainsi que par une expression motrice (mimique, gestuelle, prosodie, vocalisation, etc.). Il faut encore savoir qu’une émotion est un état de courte durée qui se caracté- rise par une interruption soudaine et momentanée de l’équilibre affectif. Pour des états affectifs plus durables, on parlera de sentiments. Lésions cérébrales et émotions, les contribu- tions historiques les plus déterminantes Sham rage La plus ancienne démonstration expérimentale des rapports entre cerveau et émotion a été réa- lisée au début du XXe siècle par Cannon et Bard [3]. Ces auteurs ont en effet démontré que l’abla- tion chirurgicale du néocortex d’un chat induit un comportement agressif non uploads/Ingenierie_Lourd/ anatomie-des-emotions.pdf