L'illusion de la main en caoutchouc | Pour la Science
Daniela Ovadia| 14 novembre 2017 | CERVEAU & PSYCHO N° 94| 6mn
Dans leur article, ils écrivent : « On a souvent utilisé les illusions en psychologie, car elles peuvent en dire long sur les processus perceptifs et cognitifs. Nous avons mis en place une illusion où la sensation tactile est associée à une main qui n'appartient pas au sujet. Une main “étrangère”. L'effet produit montre qu'il existe une triple interaction de la vue, de la proprioception et du toucher, et révèle les fondements de l'identification de notre propre corps. »
Pour leur première expérience, Botvinick et Cohen sélectionnent dix sujets qui, assis à une table, ne peuvent voir leur bras gauche dissimulé par un écran. Les scientifiques leur demandent de garder les yeux fixés sur un bras en caoutchouc de dimensions similaires au leur, qu'ils placent devant eux. Avec deux pinceaux, les chercheurs caressent de façon synchrone le bras gauche réel et le bras en caoutchouc. Les participants sentent le pinceau sur la peau de leur membre qu'ils ne voient pas, mais regardent le pinceau qui va et vient au même rythme sur le faux bras. Après dix minutes de stimulation, ils proposent à tous les volontaires de remplir un questionnaire sur les sensations qu'ils ont éprouvées.
Le résultat est surprenant : presque tous les sujets affirment avoir eu l'impression que le bras en caoutchouc leur appartenait. Quelques-uns – un nombre non significatif d'un point de vue statistique, mais cette proportion augmentera par la suite avec d'autres expériences – disent aussi avoir éprouvé des phénomènes étranges : ils n'avaient plus le sentiment de posséder leur bras réel, ou bien avaient la sensation que leur main était en train de devenir « caoutchouteuse ».
Quand les données visuelles, tactiles et proprioceptives ne concordent plus
« Nous supposons que cette illusion est le résultat d'un compromis opéré par notre cerveau entre des stimuli apparemment discordants, où les stimuli visuels et tactiles sont intégrés et pris en compte au détriment de ceux de la proprioception, ce qui provoque une distorsion du sens de la position du corps », écrivent Botvinick et Cohen. Pour confirmer cette interprétation, les chercheurs réalisent une deuxième expérience : ils prolongent la durée de la stimulation et demandent aux participants de fermer les yeux, puis de toucher, avec leur main droite, leur main gauche. Les volontaires attrapent alors la main en caoutchouc ou, du moins, ont des difficultés à retrouver leur propre main gauche, hésitant à mi-chemin entre cette dernière et celle en caoutchouc.
Pour créer l'illusion, la stimulation tactile ne doit pas être réalisée n'importe comment. Quand les neuroscientifiques caressent le bras de certains sujets de façon non synchrone avec celui en caoutchouc, l'illusion n'apparaît plus que dans 7 % des cas, contre 42 % s'ils touchent de façon synchrone le bras réel et celui en caoutchouc.
Le travail de Botvinick et de Cohen ne sort pas de nulle part : quelques années auparavant, le neuroscientifique d'origine indienne Vilayanur Ramachandran a réussi à donner la sensation, à des personnes amputées d'un bras, que leur membre était réapparu ! Pour ce faire, il a projeté, grâce à un simple miroir, l'image de leur bras intègre là où aurait dû se trouver le bras manquant. Et beaucoup de ses patients affirment avoir eu l'impression d'être touchés sur leur « bras fantôme » quand le chercheur caressait leur bras restant. D'autres études, conduites avec des singes, ont montré l'existence, au niveau du cortex prémoteur, d'aires capables d'intégrer les stimuli tactiles et visuels selon une carte corporelle.
« C'est mon bras, celui en caoutchouc ! »
L'effet de cette intégration cérébrale est si intense que, dans l'expérience des deux neuroscientifiques de Carnegie-Mellon, huit volontaires sur dix, avant même de répondre au questionnaire, racontent spontanément avoir regardé le bras en caoutchouc en pensant : « C'est mon bras. » Alors qu'ils savaient bien que ce n'était pas le cas…
L'illusion de la main en caoutchouc (the rubber hand illusion en anglais) constitue dès lors une étape importante de l'histoire des neurosciences : pour la première fois, une expérience claire et précise montre qu'il est possible de franchir la barrière qui existe entre notre corps et les objets qui nous entourent. Et si, initialement, cette étude attire surtout l'attention des neurophysiologistes, car elle semble prouver une prévalence du sens de la vue sur tous les autres dans la construction de l'identité corporelle, elle devient au fil du temps un modèle de premier choix pour l'étude de la conscience de soi, de ses limites et surtout des mécanismes qui rendent possible sa construction.
Par la suite, on a utilisé le même protocole de la main en caoutchouc pour examiner des patients qui avaient une perception erronée de leur propre corps en raison de pathologies comme la schizophrénie ou l'anorexie. Les études ont montré qu'il existe probablement un « défaut » d'intégration multisensorielle qui rend ces malades plus sujets à des erreurs d'évaluation. C'est ainsi que l'illusion de la main en caoutchouc est devenue un instrument de mesure de la malléabilité de la représentation corporelle : plus instable est cette dernière dans le cerveau, plus un dysfonctionnement est « capable » de déjouer les mécanismes de correction internes, conscients et inconscients, qui nous permettent de ne pas être constamment trompés.
Le concept de malléabilité de l'image de soi fait encore débat, les résultats des études n'étant pas tous concordants. Cela est compréhensible, car le phénomène ne fait l'objet de recherches que depuis moins de vingt ans. Toutefois, il semble plausible, et d'autres équipes s'y intéressent. Par exemple, G. Lorimer Moseley et Charles Spence, de l'université d'Oxford, en Angleterre, ont montré en 2008 que le bras réel qui est l'objet de l'illusion devient plus froid d'un demi-degré pendant l'expérience : c'est une réponse physiologique à son « aliénation » du schéma corporel en faveur de son remplaçant artificiel.
Des sensations bien réelles ?
D'autres expériences ont révélé à quel point l'intégration sensorielle semble parfois réelle. On a ainsi soumis la main en caoutchouc à une série de manipulations douloureuses : on la poignarde, on tord ses doigts dans les positions les plus absurdes… Dans tous les cas, le sujet se sent alors mal, commence à transpirer et manifeste tous les symptômes de la peur.
La frontière entre soi et l'extérieur, ou autrui, est même encore plus instable que ce que nous imaginons : en 2010, Maria Paola Paladino et ses collègues, de l'université de Trente, en Italie, ont imaginé une expérience similaire à celle de la main en caoutchouc, cette fois avec les visages. Ils ont caressé avec un pinceau la joue de volontaires en train de regarder une vidéo où le visage d'un inconnu est touché aux mêmes endroits et à la même fréquence. Les sujets ont alors éprouvé de plus en plus de familiarité avec l'inconnu filmé : « J'avais l'impression que ce visage me ressemblait de plus en plus », a commenté l'une des participantes.
Puis Henrik Ehrsson, de l'institut Karolinska, en Suède, est allé encore plus loin, toujours avec la même idée. Il a utilisé la réalité virtuelle pour créer des illusions de la perception de soi. « Nous pouvons faire des trucs de fous », déclare-t-il en souriant. En effet, grâce à ses vidéos en trois dimensions, il a réussi à intégrer au schéma corporel de ses volontaires toutes sortes d'objets : des bâtons, des épées… Et il a fait croire à des hommes grands et corpulents qu'ils étaient petits comme des enfants, ou qu'ils avaient un corps de femme, ou encore qu'ils disposaient d'un troisième bras.
La conscience n'est rien sans le corps
Patrick Haggard, neuroscientifique à l'Institut de neurosciences cognitives de Londres, a contribué à plusieurs études dans ce domaine et nous explique : « À partir d'une simple illusion perceptive est né tout un filon de recherche qui nous a permis de comprendre comment nous construisons notre identité corporelle, qui constitue une partie importante de notre conscience. Nous savons comment fonctionne l'intégration multisensorielle et surtout nous disposons d'une hypothèse solide quant aux structures anatomiques qui, dans le cerveau, maintiennent actif ce système. Nous pouvons donc maintenant nous concentrer sur les détails et explorer les connexions entre le corps et le cerveau. Ce qui est certain, c'est que la conscience n'est pas un phénomène exclusivement central, lié au cerveau et au cortex, mais qu'elle dépend aussi du corps et de ce qui arrive de la périphérie et de l'extérieur. »