Au coeur de la série télé Friends : corrélations inter-sujets de l'activité cérébrale et cardiaque à l'aide des quantités massives de données individuelles du projet CNeuroMod

Abstract

Les Corrélations Inter-Sujets (ISC) des signaux corps-cerveaux permettent-elles de repérer les processus affectifs partagés par deux individus ? Le présent mémoire propose une approche complémentaire pour étudier les ISC corps-cerveaux en réponse à des récits audiovisuels en analysant les enregistrements multimodaux de six participants ayant regardé quatre saisons de la série télévisée Friends. Nous avons tenté de déterminer si une activité cardiaque synchronisée, mesurée à l'aide des ISC du rythme cardiaque (HR-ISC), se produit dans les mêmes fenêtres temporelles qu’une synchronisation de l’activité localisée dans les aires cérébrales reliées aux émotions chez chaque paire de sujets séparément. Les analyses ISC de l'activité cérébrale (mesurée avec imagerie par résonance magnétique fonctionnelle; IRMf) et cardiaque (mesurée avec la photopléthysmographie; PPG) ont été effectuées dans le contexte d'une tâche de visionnement libre incluse dans le projet Courtois-Neuromod (Bellec & Boyle, 2019; Boyle et al., 2022) consistant à écouter des épisodes de Friends. Des ISC temporelles univariées ont été utilisées pour estimer le degré de synchronisation propre à chaque paire d'individus. Nos résultats, en accord avec la littérature, ont montré un niveau plus élevé d’ISC cérébrales pour les aires sensorielles que pour les aires non-sensorielles (Kauppi et al., 2010; Nastase et al., 2019). Les paires de sujets ont également montré un niveau significatif de synchronisation cardiaque moyenne. Contrairement à notre hypothèse, la modélisation de la variabilité des ISC cérébrales et cardiaques chez chaque paire de sujets suggère que la synchronisation cardiaque ne coïncide pas linéairement avec une synchronisation temporellement stable ou localisée de l’activité cérébrale.

Can shared affective processes of two individuals be tracked down by brain-body Inter-Subject Correlations (ISC)? We propose a complementary approach to investigating brain-body ISC in response to audiovisual narratives by analyzing multimodal recordings from six subjects who watched four seasons of the Friends TV show. We specifically asked whether consistent cardiac activity assessed using heart rate ISC (HR-ISC) yields localized synchronization in emotional areas of the brain in each pair of subjects. ISC analyses of brain (functional magnetic resonance imaging; fMRI) and cardiac (photoplethysmography; PPG) activity were carried out in the context of a free viewing task included in the Courtois-Neuromod project (Bellec & Boyle, 2019; Boyle et al., 2022). Univariate temporal ISC were used to estimate the degree of synchronization specific to each pair of individuals. Our results are in line with the literature in showing a distinctive level of Brain-ISC for sensory and non-sensory areas (Kauppi et al., 2010; Nastase et al., 2019). Moreover, every subject showed a significant level of cardiac synchronization as nonparametric hypothesis testing reports average HR-ISC is larger than zero. Modeling the variability of Brain-ISC and HR-ISC in specific pairs of subjects suggests that cardiac synchronization does not linearly coincide with temporally stable nor localized synchronization in the brain. On this ground, we suggest that subjects submitted to the same audiovisual narrative might not synchronize as they access a shared cognitive representation (Madsen & Parra, 2022; Nastase et al., 2019) but rather as they perform similar “mental actions” (Sandved-Smith et al., 2021).