Réduire l'anxiété et le stress grâce au retour d'information des pupilles

Nos pupilles sont le miroir de notre état d'éveil : elles se dilatent lorsqu'on est tendu, stressé ou même paniqué, et se contractent lorsqu'on se calme. La clé de ce phénomène est une zone du cerveau d'environ 15 millimètres : un noyau situé dans le pons du tronc cérébral, appelé locus coeruleus. Situé au plus profond du cerveau, il régule notre état d'éveil par l'intermédiaire du neurotransmetteur noradrénaline.

Jusqu'à présent, on ne savait pas si les informations relatives à la taille des pupilles pouvaient également être utilisées pour influencer volontairement les centres d'éveil du cerveau. Une nouvelle étude menée à l'ETH Zurich montre que c'est possible : «Avec le biofeedback adéquat, les gens peuvent mieux apprendre à contrôler leur état d'éveil par la relaxation mentale et les techniques d'activation», explique Nicole Wenderoth, professeure de contrôle neuronal du mouvement à l'ETH Zurich.

Les résultats de l'étude ouvrent de nouvelles perspectives dans le traitement des troubles liés au stress et à l'anxiété.

Le retour d'information des élèves est essentiel

Pour étudier la relation entre la taille des pupilles et l'état d'excitation du cerveau, les scientifiques ont d'abord appris à un groupe de 27 sujets à contrôler volontairement la taille de leurs pupilles. En utilisant des techniques de relaxation et d'activation mentale, telles que la concentration sur la respiration et la visualisation de situations stressantes ou menaçantes, les sujets ont été invités à contracter et à dilater alternativement leurs pupilles. Ils étaient assis devant un écran équipé d'un dispositif de suivi oculaire qui enregistrait leur performance.

Les chercheuses et chercheurs ont montré ce retour d'information à certains des sujets sous la forme d'un cercle sur l'écran. Un cercle qui se rétrécit indique aux sujets que leurs pupilles se contractent : c'est un signe de relaxation. Un cercle qui s'agrandit, au contraire, indique une dilatation des pupilles et une augmentation de l'excitation.

Les scientifiques ont constaté que les personnes qui recevaient un retour d'information en temps réel sur la taille de leurs pupilles étaient mieux à même de contrôler leur état d'excitation et la taille de leurs pupilles. Ce retour d'information a permis aux sujets d'identifier les techniques de relaxation et d'activation qui leur convenaient le mieux. En revanche, le groupe de contrôle recevait un faux signal de retour d'information sans rapport avec la taille de sa propre pupille ou avait pour instruction de se concentrer uniquement sur l'utilisation de stratégies mentales.

L'IRM montre une activité dans le locus coeruleus

Le groupe de recherche a ensuite répété l'expérience, mais cette fois en enregistrant l'activité cérébrale des sujets à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique. «Nous avons constaté que les changements volontaires de la taille de la pupille s'accompagnent en fait de changements dans l'activité des régions du tronc cérébral qui régulent l'état d'éveil du cerveau», explique Sarah Meissner, chercheuse postdoctorale au sein du groupe de recherche de Nicole Wenderoth.

L'examen du rythme cardiaque des sujets a révélé que la modification de la taille des pupilles les détendait ou les excitait physiquement. Le pouls de celles et ceux qui ont pu mieux contrôler leurs pupilles grâce au feedback a baissé ou augmenté davantage à la fin de la formation par rapport au début de la formation et davantage que le pouls de ceux et celles du groupe de contrôle.

Application au moyen d'un casque VR

La méthode des chercheuses et chercheurs de l'ETH Zurich s'applique bien aux casques VR disponibles dans le commerce, qui fournissent un retour d'information en temps réel sur la taille des pupilles. «Notre objectif est que les gens apprennent à contrôler leurs pupilles de manière ludique et, ce faisant, qu'ils et elles découvrent les techniques de relaxation ou d'activation qui leur conviennent le mieux», explique Nicole Wenderoth. Les scientifiques ont déjà fondé une spin-off de l'ETH Zurich, Mindmetrix, pour commercialiser cette technologie.