Par Alan Macy, BIOPAC Systems, Inc.
Le Modèle Circumplex de l’Affect a été décrit pour la première fois en 1980 par James Russell. Les états affectifs résultent du comportement de deux systèmes neurophysiologiques indépendants, les systèmes d’excitation et de valence. Les états affectifs sont fonction de ces deux systèmes. Le modèle circumplex est bidimensionnel, l’excitation et la valence étant définies comme des axes orthogonaux (perpendiculaires). L’axe d’excitation, tracé verticalement, va de l’excitation nulle à l’excitation élevée.L’axe de valence, tracé horizontalement, va du négatif au positif. Des indices physiologiques objectifs d’affect ou d’émotion sont disponibles. Comme exemples de valence, l’effet positif est indiqué par l’augmentation de l’activité zygomatique et l’effet négatif est indiqué par l’augmentation de l’activité ondulatoire. Les exemples physiologiques d’indices d’excitation comprennent la fréquence cardiaque et l’activité électrodermique.
Peut-être encore plus fondamental à l’état émotionnel est le concept d’état motivationnel. L’état de motivation est indexé par des états physiologiques spécifiques, exprimés par le corps, qui peuvent facilement être mesurés. L’état de motivation est basé sur le concept de thèmes relationnels fondamentaux, appelés « défi » et « menace ». Au cours de leur vie, les humains sont confrontés à des conditions environnementales difficiles en tant que combinaison de défis et de menaces. Une réponse au défi est similaire à la réponse physiologique aérobie et implique une augmentation du volume d’AVC et du débit cardiaque, une fréquence cardiaque inchangée ou augmentée, une diminution de la résistance vasculaire et une pression artérielle relativement inchangée. Cette réponse est révélatrice d’une mobilisation efficace de l’énergie disponible pour faire face aux circonstances. Une réponse à une menace se caractérise par une augmentation de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle, une résistance vasculaire accrue ou peu modifiée, un volume d’AVC diminué ou inchangé et un débit cardiaque relativement inchangé. Une réponse au défi se produit lorsque le sujet dispose de ressources suffisantes pour répondre à des demandes circonstancielles dans une situation de performance où les objectifs sont importants. Une réponse à la menace se produit lorsque le sujet ne dispose pas de ressources suffisantes pour répondre à ces mêmes demandes circonstancielles. Si une circonstance est jugée difficile, la performance du sujet est généralement adéquate. Si une circonstance est jugée menaçante, les performances du sujet ont tendance à s’aggraver. Les informations sur l’état de motivation peuvent être utilisées pour mieux refléter les différences objectives entre des émotions définies par un modèle circumplexe similaire, telles que la colère et la peur.
L’activité électrodermique (EDA) est un signal physiologique qui indique une activité accrue du SNS. L’EDA est représentative des changements de la conductance électrique de la peau dus à l’activité de la glande eccrine (sueur). L’activité du SNS augmente les sécrétions des glandes sudoripares. Les glandes eccrines ne reçoivent que des signaux d’activation du SNS, donc une augmentation de l’EDA est un indicateur d’excitation accrue.
Les changements de température cutanée (SKT) sont principalement dus aux variations du flux sanguin. Ces variations locales sont principalement causées par des modifications de la résistance vasculaire ou de la pression artérielle. La résistance vasculaire locale est modulée par l’activité des muscles lisses, médiée par le SNS. La variation du SKT reflète l’activité du SNS et est un indicateur de l’état émotionnel. En particulier, la température du bout des doigts est un marqueur des changements induits par la sympathie dans la microcirculation.
Le pouls volumique sanguin (BVP), également appelé Pléthysmogramme du pouls (PPG), reflète les variations de la microcirculation. À mesure que la résistance du système vasculaire à l’écoulement augmente, sous réserve d’une augmentation du SNS, la microcirculation diminue. En conséquence, une réduction de l’amplitude du PPG (BVP) reflète une activité SNS accrue.
Le cœur et le cerveau sont connectés de manière bidirectionnelle via le nerf vague. La stimulation du PSNs vagal, à partir du cerveau, influence le cœur via le nœud sino-auriculaire (SA). Les signaux barorécepteurs, provenant du cœur, remontent le long du nerf vague pour affecter le cerveau. Le nœud SA est le stimulateur cardiaque. Le nœud SA reçoit des entrées du SNS et du PSN. Le nœud SA peut être considéré comme un générateur de train de pointes dont l’intervalle entre pointes (déclenchement) est modulé par les niveaux d’activité SNS et PSNS. Étant donné que l’activité du SNS et du PSNs influence la mise à feu des pointes du nœud SA, le comportement de la fréquence cardiaque peut être considéré comme dépendant d’une gamme d’états émotionnels. L’activité du SNS augmente la fréquence cardiaque et l’activité du PSNs diminue la fréquence cardiaque.
La variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) est une mesure des changements de la fréquence cardiaque au fil du temps. HRV a une gamme de fréquences de 0,003 à 0,4 Hz et est considéré comme ayant quatre sous-bandes: HF, LF, VLF et ULF. La puissance de la bande HRV haute fréquence (HF-HRV) est comprise entre 0,18 et 0,4 Hz et reflète principalement les influences du PSNs. La puissance de la bande HF-HRV reflète la modulation de l’activité du nerf vague, entraînée par la respiration. Cette modulation est appelée arythmie sinusale respiratoire (RSA). La puissance de la bande HRV basse fréquence (LF-HRV) est comprise entre 0,05 et 0,15 Hz et semble refléter à la fois les influences du SNS et du PSNS. La puissance de la bande HRV à très basse fréquence (VLF-HRV) est comprise entre 0,003 et 0,05 Hz et peut refléter les maladies cardiovasculaires, les cycles thermorégulateurs et l’activité rénine du plasma sanguin. La puissance de la bande HRV ultra basse fréquence (ULF-HRV) se situe dans la plage de DC-0,003 Hz et peut refléter l’activité du rythme circadien.
Les influences PSNs se produisent sur les plages de fréquences LF et HF du VRC. Les influences SNS tombent à environ 0,15 Hz et plus. Les influences du PSNS peuvent affecter la fréquence cardiaque en une fraction de seconde, mais les influences du SNS ne peuvent affecter la fréquence cardiaque qu’après quelques secondes. En conséquence, les influences PSNs sont uniquement capables de produire des changements de vitesse élevés dans la fréquence cardiaque. L’innervation du cœur du PSNs est contrôlée par le nerf vague droit via le nœud SA. Les changements induits par le PSNs dans la fréquence cardiaque sont associés à l’activité du nerf vagal qui est modulée par la respiration. L’expiration provoque une augmentation de l’activité du nerf vagal, de sorte que la fréquence cardiaque diminue. L’inspiration provoque la suppression de l’activité du nerf vagal, de sorte que la fréquence cardiaque remonte. Cette action combinée est connue sous le nom d’arythmie des sinus respiratoires (RSA). RSA est considéré, en partie, comme un marqueur pour le contrôle vagal de la fréquence cardiaque et aussi pour la régulation émotionnelle. Le VRC total semble être positivement corrélé avec la valence.
Lorsque l’attention augmente, il y a une décélération à court terme de la fréquence cardiaque. L’excitation est également corrélée à une accélération à long terme de la fréquence cardiaque. La fréquence cardiaque fournit également une indication de valence. Par rapport aux stimuli neutres, les stimuli positifs et négatifs présentent d’abord une diminution à court terme de la fréquence cardiaque. À long terme, les stimuli positifs sont corrélés à une augmentation de la fréquence cardiaque tandis que les stimuli négatifs sont généralement corrélés à une diminution de la fréquence cardiaque.
L’activité respiratoire se produit par contraction et relaxation périodiques des muscles respiratoires, y compris le diaphragme, les muscles intercostaux et abdominaux. Les sorties motrices pour contrôler la respiration sont générées par des neurones efférents de la moelle épinière. Il existe des voies respiratoires autonomes et volontaires vers ces neurones efférents liés à la respiration. Une variété d’entrées afférentes (sensorielles) influencent la fréquence respiratoire et le volume courant à l’appui des demandes métaboliques du corps. L’activité du SNS augmente la fréquence respiratoire et l’activité du PSNs réduit la fréquence respiratoire.
Plusieurs études EEG suggèrent que la valence émotionnelle est liée à l’activation du lobe frontal, généralement indexée par le pouvoir alpha. La valence positive est corrélée à une activation accrue du lobe frontal gauche et la valence négative est corrélée à une activation accrue du lobe frontal droit. D’autres études ont suggéré que l’asymétrie d’activation de l’EEG du lobe frontal reflète l’équilibre relatif de l’état de motivation, plus que la valence émotionnelle. Dans ce travail, l’activation accrue du lobe frontal gauche a prédit les états de disposition vers le défi et l’activation accrue du lobe frontal droit a prédit les états de disposition vers la menace.
Œuvre d’art adaptée de Russell, J.A. (1980). Un modèle circumplex de l’affect.Journal de la personnalité et de la psychologie sociale, 39, 1161-1178.
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