Les scientifiques recherchent la solitude pour nous aider à mieux comprendre le coût de l'isolement social.Bien avant que le monde n'entende parler du COVID-19, le professeur Kei Tai, neuroscientifique, a décidé de répondre à une question qui a pris une nouvelle résonance à une époque de distanciation sociale. Lorsque les gens se sentent seuls, aspirent-ils à des interactions sociales de la même manière qu'une personne affamée a soif de nourriture? Est-ce qu'elle et ses collègues peuvent détecter et mesurer cette «faim» dans les circuits neuronaux du cerveau?
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Au cours des dernières années, de nombreux ouvrages scientifiques sont apparus, liant la solitude à la dépression, l'anxiété, l'alcoolisme et la toxicomanie. Un nombre croissant de recherches épidémiologiques démontre que la solitude augmente la probabilité de tomber malade. Il semble induire une libération chronique d'hormones qui suppriment une immunité saine. Les changements biochimiques dus à la solitude peuvent accélérer la propagation des tumeurs cancéreuses, accélérer le développement de maladies cardiaques et simplement priver même les personnes les plus saines de la volonté de vivre. La capacité de le mesurer et de le détecter aidera à identifier les personnes à risque et à préparer le terrain pour de nouvelles interventions.
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Selon Tai, la solitude est essentiellement une chose subjective. Vous pouvez passer toute la journée dans un isolement complet et méditer en silence, et vous sentir élevé. Ou se sentir aliéné et angoissé dans une foule, au milieu d'une grande ville, entre amis et en famille. Pour prendre un exemple plus moderne: participez à un appel vidéo Zoom avec des êtres chers d'une autre ville et ressentez une connexion profonde; ou, au contraire, après l'appel pour se sentir encore plus seul qu'avant.
Cette inexactitude explique pourquoi Tai a obtenu des résultats intéressants lorsque, avant de publier le premier article scientifique sur la neurobiologie de la solitude en 2016, il a tenté de rechercher d'autres articles sur le sujet. Elle a trouvé des recherches sur la solitude dans la littérature psychologique, mais le nombre d'articles contenant les mots «cellules», «neurones» et «cerveau» était de zéro.
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Tai espère changer les choses et créer un nouveau domaine: visant à analyser et à comprendre comment notre perception sensorielle, l'expérience antérieure, la prédisposition génétique et la situation de vie ainsi que l'environnement produisent un état biologique spécifique et mesurable appelé solitude. Et elle veut définir à quoi ressemble cette expérience ineffable lorsqu'elle est activée dans le cerveau.
Si Ty réussit, cela conduira à de nouveaux outils d'identification et de suivi des personnes à risque de maladie aggravée par la solitude. Cela pourrait également fournir des moyens plus efficaces de faire face à la crise sanitaire causée par la pandémie du COVID-19.
À la recherche des neurones de la solitude
Ty a suivi une population spécifique de neurones dans le cerveau des rongeurs qui semblent être associés à un besoin mesurable d'interaction sociale. C'est comme la «faim» qui peut être contrôlée en stimulant directement les neurones eux-mêmes. Pour identifier ces populations, Ty s'est appuyée sur une technique qu'elle a développée en tant que stagiaire postdoctorale au laboratoire de Karl Deisseroth à l'Université de Stanford.
Deisseroth était un pionnier de l'optogénétique. Pour cette technique, des protéines sensibles à la lumière génétiquement modifiées sont implantées dans les cellules cérébrales; les chercheurs peuvent ensuite activer et désactiver des neurones individuels en les éclairant à travers un câble à fibre optique. Cette méthode est trop invasive pour être utilisée chez l'homme. En plus d'injecter des protéines dans le cerveau, il faut passer un câble à fibre optique à travers le crâne et directement dans le cerveau. Cependant, il permet aux chercheurs de réguler les neurones de rongeurs vivants et en mouvement libre, puis d'observer leur comportement.
Ty a commencé à utiliser l'optogénétique chez les rongeurs pour suivre les circuits neuronaux impliqués dans l'émotion, la motivation et le comportement social. Elle a découvert qu'en activant un neurone et en identifiant d'autres parties du cerveau qui répondent à son signal, il peut tracer des chaînes individuelles de cellules qui travaillent ensemble pour exécuter des fonctions spécifiques. Tai a soigneusement tracé les connexions de l'amygdale: un groupe de neurones en forme d'amande censés être le centre de la peur et de l'anxiété chez les rongeurs et les humains.
Kei Tai, neuroscientifique à l'Institut Salk des sciences biologiques, tente de détecter et de mesurer la solitude dans les circuits neuronaux du cerveau.
Les scientifiques savent depuis longtemps que si vous stimulez entièrement l'amygdale, vous pouvez faire grincer de peur l'animal. Mais en suivant le labyrinthe de connexions entre l'amygdale, Ty a pu montrer que le «circuit de la peur» dans le cerveau est capable de donner des stimuli sensoriels beaucoup plus nuancés qu'on ne le pensait auparavant. En fait, il module également le courage.
Au moment où Ty a ouvert son laboratoire au Picower Institute for Learning and Memory du MIT en 2012, elle traçait les connexions neuronales de l'amygdale à des endroits comme le cortex préfrontal, qui contrôle la fonction cérébrale, et l'hippocampe, où la mémoire épisodique est stockée. L'objectif était de créer des cartes des connexions neuronales du cerveau sur lesquelles nous nous appuyons pour comprendre le monde, donner un sens aux expériences actuelles et répondre à différentes situations.
Elle a commencé à étudier la solitude par pure chance. En cherchant de nouveaux post-doctorants, Ty est tombé sur le travail de Gillian Matthews. Étudiante diplômée de l'Imperial College de Londres, Matthews a fait une découverte inattendue en séparant les souris les unes des autres au cours de ses expériences. L'isolement social - le fait de la solitude - a changé les soi-disant neurones DRN, ce qui indiquait leur implication dans le processus.
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Ty s'est rendu compte que si elle et Matthews pouvaient cartographier la «chaîne de la solitude», ils seraient capables de répondre en laboratoire exactement aux questions qu'elle espérait explorer: comment le cerveau remplit-il l'isolement social de sens? En d'autres termes, comment et quand l'expérience objective de ne pas être parmi les gens se transforme-t-elle en un sentiment subjectif de solitude? La première étape consiste à mieux comprendre le rôle des neurones DRN dans ce domaine.
Voici les neurones DRN dans le système dopaminergique.
L'une des premières choses que Ty et Matthews ont remarquées en stimulant ces neurones était que les souris étaient plus susceptibles de socialiser les unes avec les autres. Dans une expérience ultérieure, ils ont montré que les animaux, lorsqu'ils avaient le choix, évitaient activement les zones de la cellule qui déclenchaient l'activation neuronale. Cela suggère que leur recherche d'interaction sociale était motivée par le désir d'éviter la douleur plutôt que le plaisir - une expérience qui imite le sentiment «répugnant» de solitude.
Dans l'expérience suivante, les chercheurs ont placé certaines des souris en isolement cellulaire pendant 24 heures, puis les ont réintroduites dans les groupes sociaux d'autres souris. Comme vous vous en doutez, les animaux ont cherché et ont passé un temps inhabituellement long à interagir avec d'autres animaux comme s'ils étaient «seuls». Ty et Matthews ont ensuite isolé à nouveau les mêmes souris, cette fois en utilisant l'optogénétique pour faire taire les neurones DRN après une période de séjour solitaire. Cette fois, les animaux ont perdu leur désir de communication. Comme si l'isolement social n'avait pas pénétré leur cerveau.
Les scientifiques savent depuis longtemps que le cerveau contient l'équivalent biologique du capteur de carburant d'une voiture - un système homéostatique complexe qui permet à notre matière grise de suivre nos besoins biologiques de base, y compris la nourriture, l'eau et le sommeil. Le but du système est de nous inciter à nous comporter afin de maintenir ou de restaurer notre état naturel d'équilibre.
Il semble que les chercheurs aient trouvé un analogue du régulateur homéostatique pour les besoins sociaux de base des rongeurs.
La question suivante est: que signifient ces découvertes pour les gens?
Soif de sourire
Pour répondre à cette question, Ty travaille avec des chercheurs du laboratoire de Rebecca Sachs, professeur de neurosciences cognitives au MIT qui se spécialise dans l'étude de la cognition sociale humaine et de l'émotion.
La planification des expériences humaines est plus difficile car la chirurgie du cerveau requise pour l'optogénétique n'est pas une option. Au lieu de cela, vous pouvez montrer à des personnes seules des photos de personnes amicales montrant des signaux sociaux - comme un sourire - puis suivre et enregistrer les changements dans le flux sanguin dans différentes parties du cerveau à l'aide de l'IRM. Des expériences antérieures sur des souris ont donné aux scientifiques une idée de la zone du cerveau à rechercher.
L'année dernière, Livia Tomova, la post-doctorante qui a dirigé la recherche au laboratoire de Sachs, a recruté 40 volontaires. Ils se sont identifiés comme des utilisateurs de médias sociaux avec un faible niveau de solitude. Tomova a laissé ses sujets de test dans une pièce du laboratoire et a interdit tout contact avec des personnes pendant 10 heures. En comparaison, Tomova a demandé aux mêmes participants de revenir pour une deuxième session de 10 heures, qui avait beaucoup d'interaction sociale mais pas de nourriture.
Tomova et Sachs ont utilisé l'IRM pour mesurer la réponse du cerveau aux interactions alimentaires et sociales après des périodes de jeûne et d'isolement. L'analyse à droite montre l'activité du mésencéphale liée à la récompense.
À la fin de chaque séance, les sujets ont été placés dans un scanner IRM, où on leur a montré différentes images. Certaines présentaient des personnes envoyant des signaux sociaux non verbaux, tandis que d'autres contenaient des images de nourriture.
Contrairement à Ty et Matthews, Tomova n'a pas pu isoler les neurones individuels. Mais il a suivi les changements dans le flux sanguin dans les zones de balayage plus grandes connues sous le nom de voxels; chaque voxel a montré l'activité variable de populations individuelles de plusieurs milliers de neurones. Tomova s'est concentré sur les zones du mésencéphale connues pour être riches en neurones associés à la production et au traitement du neurotransmetteur dopamine.
Ces domaines ont déjà été associés dans d'autres expériences à des sentiments de «désir» ou de «désir» de quelque chose. Ce sont des zones qui «s'éclairent» en réponse à des images de nourriture lorsqu'une personne a faim ou à des images de drogue chez des personnes dépendantes. Vont-ils faire de même avec des célibataires à qui on montre des images souriantes?
La réponse était claire: après l'isolement social, les scanners cérébraux des sujets ont montré beaucoup plus d'activité dans le mésencéphale lorsqu'ils étaient présentés avec des images d'indices sociaux. Lorsque les sujets avaient faim mais n'étaient pas isolés socialement, ils ont montré la même réponse cohérente aux signaux alimentaires, mais pas aux signaux sociaux.
«Qu'il s'agisse de la recherche de contacts sociaux ou de la recherche d'autres choses, comme la nourriture, cela semble être présenté d'une manière très similaire», dit Tomova.
Pandémie comme expérience
Comprendre comment la faim sociale est créée dans le cerveau permettra une étude plus approfondie du rôle de l'isolement social dans certaines maladies.
Mesurer objectivement la solitude dans le cerveau peut clarifier la relation entre la dépression et la solitude, ce qui n'est pas atteint en demandant aux gens comment ils se sentent. Ce qui vient en premier: la dépression cause-t-elle la solitude ou la solitude cause-t-elle la dépression? Et une intervention sociale opportune peut-elle aider à combattre la dépression?
Comprendre la chaîne de la solitude dans le cerveau peut faire la lumière sur les dépendances auxquelles les animaux isolés sont plus enclins, selon certaines études. Les preuves sont particulièrement convaincantes pour les animaux adolescents, qui sont encore plus sensibles aux effets de l'isolement social que les animaux plus âgés ou plus jeunes. Les personnes âgées de 16 à 24 ans sont les plus susceptibles de déclarer se sentir seules, et c'est à cet âge que de nombreux troubles de santé mentale commencent à se manifester. Y a-t-il un lien ici?
Comprendre la «chaîne de la solitude» dans le cerveau peut faire la lumière sur les dépendances.
Mais le besoin actuel le plus évident est lié à l'isolement social causé par la pandémie de COVID-19. Il n'y a pas eu d'augmentation globale de la solitude depuis le début de la pandémie, selon certaines enquêtes en ligne . Qu'en est-il des personnes les plus à risque de développer des troubles mentaux? Lorsqu'ils sont isolés, à quel moment commence-t-il à menacer leur bien-être psychologique et physique? Quelles mesures peuvent les protéger de ce danger? Lorsque nous pouvons mesurer la solitude, nous commençons à apprendre - et cela simplifiera grandement la conception d'interventions ciblées.
"Une question vitale pour la recherche future est de savoir combien et quels types d'interactions sociales positives sont suffisantes pour satisfaire ce besoin fondamental et éliminer ainsi les envies neurales", écrivent Tomova et Tai dans une pré - impression de leur prochain article publié à la fin du passé. Martha. La pandémie "a mis en évidence la nécessité d'une meilleure compréhension des besoins sociaux humains, ainsi que du mécanisme neuronal sous-jacent à la motivation sociale".
"Cette étude constitue un premier pas dans cette direction."
Ceci, en termes scientifiques restreints, marque la naissance d'un tout nouveau domaine de recherche. Vous ne voyez pas souvent cela, encore moins faire partie du phénomène.
«C’est tellement excitant pour moi parce que nous avons entendu parler de tous ces concepts environ un million de fois en psychologie. Pour la première fois, nous avons en fait des cellules cérébrales que nous pouvons connecter au système, dit Tai. - Et quand vous avez une cellule, vous pouvez tracer ses connexions vers l'arrière, vous pouvez tracer ses connexions vers l'avant; vous pouvez comprendre ce qui est plus élevé et ce que font les neurones voisins, quels "messages" sont envoyés. "
"Vous pouvez maintenant trouver toute la chaîne et savoir par où commencer."
