Étude des mécanismes de la peur chez l’être humain

Cynthia Perron-Savard

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Étude des mécanismes de la peur chez l’être humain Par : Marie-Pier Ouellet ([e-mail]) Cynthia Perron-Savard ([e-mail])

Résumé: Ouellet,M. et Perron-Savard, C., 2006,L’étude des mécanismes de la peur,Expo- Journal, rapport interne, programme des Sciences de la nature , Cégep de Saint-Félicien, Saint- Félicien, 9 pages Afin de vérifier si le réflexe atavique de ralentissement cardiaque en situation de danger existait encore chez l’être humain, une expérience a été réalisée. En soumettant à la vue de 31 cobayes un court film constitué de quatre minutes d’images douces puis d’une série soudaine d’images violentes, tout cela en étant branché sur ce que l’on appelle un électrocardiogramme, nous avons pu observer des phénomènes troublants. Nous montrons que l’humain ralentit bien son rythme cardiaque durant une très courte période (environ 0,01 seconde) en situation de danger puis qu’il l’accélère sur une plus longue période. Il est possible d’observer une différence significative entre l’homme et la femme sur une plus longue période. MOTS-CLÉS : biologie, peur, réflexe, rythme cardiaque, bradycardie, tachycardie

FRISSONS GARANTIS! Combien d’entre nous peuvent affirmer n’avoir jamais tremblé devant un film d’horreur, une scène sanglante ou encore face à la phobie qui hante nos rêves depuis notre petite enfance? Toute personne possède une peur, le sujet est bien actuel et pourtant reste inexploré par le monde de la science. Face à ce mystère, nous avons décidé d’orienter notre recherche vers l’étude des mécanismes de la peur chez l’être humain. Notre recherche fut guidée par un but principal et accompagnée d’une hypothèse secondaire. Le but principal de notre projet était de prouver que l’homme possédait toujours le réflexe ancestral de ralentissement cardiaque (bradycardie) face à une situation de danger. L’hypothèse secondaire stipulait que le mécanisme de la peur est différent entre les hommes et les femmes. La biologie offre plusieurs théories à ceux qui désirent démystifier le monde ancestral afin de mieux comprendre le monde moderne. L’une de ces théories, qui est l’une des plus passionnantes de toutes, 1 est celle du chasseur-cueilleur . C’est sur cette théorie que nous nous sommes appuyées pour élaborer notre but principal. Dans les temps ancestraux, l’homme chassait pour se nourrir donc pour assurer sa survie. L’homme, en ces temps là, ne possédant pas d’autres armes que ses deux mains et quelques outils précaires, devait faire en sorte de rendre sa chasse optimale par d’autres moyens. Nous avons donc pensé que l’humain devait avoir développé un mécanisme physiologique afin de rendre cette chasse prolifique et ainsi assurer sans aucun doute sa survie. Nous nous sommes ensuite posé la question : qu’est-ce qui fait d’un homme un bon chasseur? Il y a d’abord sa grande capacité cardiovasculaire, sa force musculaire, sa précision et sa capacité à faire le silence. C’est aux deux dernières caractéristiques que nous nous sommes intéressées. Faire le silence signifie que face à une proie, l’homme devait diminuer tous les bruits qu’il émet contre son gré, des bruits naturels en quelque sorte. Si l’animal est la proie et qu’on considère que celui-ci a une ouïe très fine, un cœur qui accélère fera énormément de bruit et alertera l’animal. Donc, l’homme risque de se faire entendre et son dîner se sauvera à toutes pattes. Nous croyons que l’homme a dû développer un mécanisme qui lui permet de ralentir son rythme cardiaque pour ainsi optimiser la chasse qui assure sa survie et celle de sa tribu. Ralentir son rythme cardiaque lui permet aussi d’atteindre une plus grande précision car lorsque le cœur bat très vite, on sait que les muscles, dû à l’apport trop grand d’énergie, se mettent à trembler. Donc, la précision devient impossible. 2 Notre deuxième hypothèse est elle aussi basée sur la théorie du chasseur-cueilleur . À cause des habiletés opposées qui caractérisent les hommes et les femmes, les tâches que pratiquaient ceux-ci étaient différentes les unes des autres. Par exemple, les femmes étant plus minutieuses et patientes furent attribuées de la tâche de cueilleuses. L’homme quant à lui a hérité de la tâche de chasser à cause de sa grande force musculaire et cardiovasculaire. Cette division des tâches a amené les hommes et les femmes à réagir différemment face au danger car ils ne faisaient pas face au même type de danger. L’homme a donc sélectionné un mécanisme et la femme développé un autre qui sont totalement différents. FAIS-MOI PEUR! Notre projet, avant d’aboutir à sa forme finale, a prit bien des tournures. Premièrement, la base de notre expérimentation reposait sur le visionnement d’un film où, après 4 minutes d’images et de sons agréables, survenait soudainement des images d’une atrocité certaine. Durant ce film, nous voulions prendre le rythme cardiaque des personnes aux 10 secondes. Pour mesurer le rythme cardiaque d’une personne, nous avons d’abord pensé utiliser les ceintures à fréquence cardiaque que l’on utilise couramment dans les salles de gym (Polar T31). D’abord, nous avons vérifié l’exactitude de telles ceintures qui nous parurent très efficaces. Nous sommes donc parties avec deux cobayes, leur avons installé la ceinture et leur avons fait visionner le film. Après plusieurs essais, nous avons conclu que cette méthode n’était pas assez précise. Même en prenant le pouls au 2 secondes, nous ne pouvions observer aucun phénomène. Nous étions alors dans une impasse : avions-nous le matériel nécessaire pour

1 Référence : M. Laval Duchesne, communication personnelle, janvier 2006 2 Idem

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B.1.2

obtenir une précision qui nous permettrait d’observer un phénomène? C’est alors que nous avons commencé à utiliser l’électrocardiogramme (Science Workshop 750 Interface muni d’une sonde EKG Sensor C1-6539A). Cette machine nous permet d’avoir la fréquence cardiaque ainsi que la tension du cœur. Ces valeurs peuvent être portées en graphique qui nous indique la tension du cœur en fonction du temps. Nous nous sommes intéressées au graphique de la tension en fonction du temps. Si nous prenons la distance qu’il y a entre 2 battements et la divisons par la distance parcourue en une seconde (simple règle de trois…), cela nous donne le temps qui sépare deux battements. Si la distance entre les battements diminuait, c’est que le cœur accélérait. Si la distance entre les battements augmentait, c’est que le cœur ralentissait. Nous avions donc notre méthode qui pouvait être précise jusqu’au dixième de seconde! Notre expérimentation s’est déroulée comme suit : seul, le participant venait nous rejoindre dans un local prédéterminé. Il s’assoyait devant la télévision et l’un des expérimentateurs désinfectait ses deux coudes et son poignet droit afin d’y coller les trois sondes qui permettent de le brancher à l’interface de l’ordinateur qui produit le graphique de la tension. Ensuite, nous débutions le film en même temps que le graphique de la tension. À la fin du film, le participant répondait à un questionnaire lui demandant un nom de code (afin d’assurer la confidentialité) et quelques informations personnelles sans oublier le formulaire de consentement éclairé. Finalement, il ne restait qu’à faire imprimer le graphique et à calculer le temps entre les battements. Notre méthode comporte bien des forces mais aussi quelques faiblesses. Elle est d’abord très précise comme nous venons de le mentionner. L’interface est facile d’utilisation et ne nécessite pas de prises de données excessives comme l’obligeait notre première méthode. Finalement, les calculs étaient très simples à réaliser. Le seul gros problème de notre méthode était le fait que le sujet était stressé par l’imposante machine à laquelle il était branché. Certains pensaient même que l’on allait les vacciner à cause de la désinfection à l’alcool! Afin d’éliminer le facteur stress, nous avons tenu compte de l’espacement entre les battements qu’à partir de la deuxième minute et nous sommes assuré que le sujet était bien au repos deux secondes avant le choc. Coté environnement, cette méthode nécessite l’impression de plusieurs graphiques. Cela signifie gaspille d’encre et de papier. Par contre, nous avons fait bien attention d’utiliser du papier et de l’encre recyclée. DES RÉSULTATS…TERRIFIANTS! Débutant par de nombreuses impasses techniques, notre recherche semblait être vouée à l’échec dès le début. Mais grâce à la découverte presque miraculeuse de l’électrocardiogramme et à la ténacité des expérimentateurs et du personnel, nous avons pu arriver à des résultats impressionnants et inédits que nous vous présentons ici. L’hypothèse principale que nous avions à vérifier était la suivante : lors d’une situation où l’être humain a peur, le rythme cardiaque diminue, c’est-à-dire que l’on peut observer chez le sujet le phénomène de bradycardie. À la lumière de nos résultats, nous pouvons confirmer cette hypothèse. Jetons un coup d’œil au graphique 1…

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B.1.3

1

0,9

0,8

0,7

0,84

0,834

Graphique 1: Rythme cardiaque avant et après le choc. (31 participants)

0,854

0,827

0,817

0,832

0,821

0,812

0,824

0,81

0,6 120 238 240 242 244 246 251 255 261 265 temps (s) Comme vous pouvez l’observer, il y a ralentissement du rythme cardiaque exactement au moment du choc, c’est-à-dire à 240 secondes précisément (symbolisé par une flèche jaune sur les graphiques). Le temps entre les battements cardiaque augmente de 0,02 seconde. Cette augmentation est considérée comme significative grâce à l’intervalle de confiance de 95 % que nous lui avons appliquée. Suite au phénomène, nous observons une accélération du rythme cardiaque. En effet, le temps entre 2 e battements diminue de 0,027 seconde entre le phénomène se situant à 240sec. et la 242 sec. On voit tout de suite que le phénomène se produit très rapidement et est très subtil : le temps ne fait que varier de quelques centièmes de secondes! Par la suite, le cœur revient à son rythme normal afin de rétablir l’équilibre que le phénomène a perturbé dans l’organisme. On note cependant une très légère et passagère accélération après la bradycardie. Nous avions énoncé une hypothèse secondaire qu’il serait maintenant intéressant d’analyser. Nous avions prédit dans un premier temps que les hommes et les femmes ne réagissent pas de la même manière face à une situation de danger. Regardons d’abord le graphique des hommes (graphique 2) :

1

0,9

0,8

0,7

0,6

Graphique 2: R

0,888

120

0,864

238

thme cardiaque avant et après le choc chez les hommes (15 participants)

0,889

240

0,889

242

0,863

244

0,889

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246

0,873

251

0,862

255 Temps (s)

0,876

261

0,866

265

B.1.4

Un phénomène intéressant se produit du coté des hommes. Le mécanisme de bradycardie semble agir 2 fois : entre 240 et 244 secondes et entre 246 et 251 secondes. La distance entre 2 battements, lors du premier phénomène, augmente de 0,025 seconde. Par la suite, le cœur retourne à la normale. C’est alors e e que le 2 phénomène se produit et que le temps entre les battements augmente encore à la 246 seconde du film. Finalement, on observe que le cœur tente un retour à la normale mais qu’il est un peu plus rapide qu’au repos. Il s’installe en fait une sorte de périodicité entre ralentissement et accélération cardiaque autour de la valeur de repos. Regardons maintenant ce qui caractérise le coté des femmes… (Graphique 3)

1

0,9

0,8

0,7

Graphique 3: R thme cardiaque avant et après le choc chez les femmes 16 participantes)

0,796

0,806

0,822

0,768

0,774

0,779

0,772

0,766

0,766

0,757

0,6 120 238 242 244 246 251 255 261 265 temps (s) On peut constater chez les femmes que le phénomène de bradycardie est présent mais moins marqué que chez les hommes. En effet, le temps entre battements augmente de 0,016 seconde. Par la suite on remarque une accélération globale du rythme cardiaque jusqu’à la fin de la présentation des images horrifiantes. Il est maintenant temps de comparer hommes et femmes. Les points communs sont les suivants : on remarque chez les deux sexes la présence d’une bradycardie au moment du choc, soit à 240 secondes. Les hommes et les femmes accélèrent tout deux leur rythme cardiaque après le choc initial, avec une légère différence du coté des hommes chez qui accélération et ralentissement s’alternent, créant ainsi une périodicité. Maintenant, les points divergents : ce qui saute aux yeux, c’est la présence de 2 bradycardies chez l’homme et d’une seule chez la femme. De plus, l’accélération du rythme cardiaque se produit différemment chez l’homme. Celui-ci accélère moins son rythme cardiaque e que la femme et ne l’accélère pas jusqu’à la fin de la projection. Il a plutôt un 2 phénomène de e bradycardie puis un retour au repos. La femme quant à elle ralentit son cœur à la 240 seconde mais l’accélère considérablement le restant du film. LA PEUR DÉMYSTIFIÉE! Voyons maintenant si nos hypothèses ont été affirmées ou infirmées. Notre but principal était le suivant : démontrer que le phénomène de bradycardie était toujours présent chez l’être humain en situation de danger. Nous avions en partie raison et en partie tort. L’être humain ralentit bel et bien son rythme cardiaque même si ce ralentissement est de l’ordre du centième de seconde (par exemple, de 0,834 à 0,854 seconde dans le cas du premier graphique). Cependant, on note une légère accélération à la suite de la bradycardie. Nous n’avions donc pas totalement raison en disant que l’humain ne faisait que ralentir son rythme cardiaque lors d’une situation de danger. Là où nos résultats sont de plus en plus intéressants, c’est lorsqu’il s’agit d’établir que les hommes et les femmes réagissent différemment face au

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B.1.5

danger. Du coté des hommes, on note qu’il ralentit son rythme cardiaque pendant environs six secondes. C’est énorme si on pense que six secondes, c’est le temps que l’homme a pour sauver sa peau en cas de danger. Ce ralentissement cardiaque lui permet d’être plus précis et d’ainsi être plus capable de tuer sa proie avec sang froid. Après ces six secondes, le cœur accélère et l’homme, ayant perdu sa précision, n’a plus qu’à se sauver pour survivre. Chez la femme, on observe un phénomène totalement contraire. Il y a effectivement un ralentissement su rythme cardiaque au moment même du choc (240 secondes) mais on note par la suite une accélération du cœur. Cela signifie que, la femme étant moins bien pourvue coté force musculaire et endurance cardiovasculaire, a développé un mécanisme différent de celui des hommes qui lui permettait elle aussi de sauver sa peau. Étant essentielle à la survie de l’espèce, les femmes étaient donc celles qui se sauvaient tandis que les hommes combattaient l’ennemi avant de se sauver. Plusieurs points forts viennent confirmer que nos résultats sont valables. Premièrement, pour démontrer l’existence du phénomène sur l’humain, nous avions un échantillon de personnes considéré comme représentatif, c’est-à-dire 31 personnes, soit 16 femmes et 15 hommes. Cet échantillon nous permet d’établir une courbe normale de population avec ses extrêmes et son juste milieu. De plus, cet échantillon ne comporte pas de facteurs qui puissent fausser les résultats. Par là, nous voulons dire que nous avons concentré nos recherches sur un groupe d’âge bien précis, donc que le facteur âge ne venait pas fausser nos résultats. L’ajout de l’intervalle de confiance ajoute une valeur sûre à nos résultats. Cette incertitude signifie que nos résultats sont fiables à 95%, ce qui n’est pas si mal! La méthode utilisée apportait elle aussi plusieurs points forts à l’expérience. L’utilisation de l’électrocardiogramme, pouvant être précis jusqu’au centième de seconde, apporte une très grande fiabilité à nos résultats. De plus, nous avons décidé d’éliminer les données correspondant au temps entre les battements pour les 2 premières minutes du film. Cela nous permet de rétablir le calme chez le patient et d’éliminer le facteur stress qui fait accélérer le coeur. En montrant sur nos graphiques le temps entre les battements 2 minutes avant le choc et quelques secondes avant le choc, on peut ainsi dire que le sujet est toujours dans un état de calme si les valeurs sont relativement semblables. Ceci augmente encore plus la fiabilité des résultats obtenus. Finalement, le fait de faire passer l’expérience à un cobaye à la fois permet de réduire le facteur psychologique de compétitivité présent entre tout être humain. Le fait d’expérimenter sur des gens qui ne connaissaient pas l’expérience nous permettait de vraiment prendre les gens par surprise et de réellement observer un phénomène. Enchaînons maintenant avec les points faibles. Il aurait fallu, avec un peu plus de temps, augmenter la taille de l’échantillon pour ainsi réduire l’écart type et par le fait même l’intervalle de confiance. Le volume de la télévision peut aussi être un facteur qui influence le phénomène. En effet, le volume n’était presque jamais le même entre les périodes d’expérimentation et cela fait varier l’effet de surprise d’un sujet à un autre. De plus, le laps de temps minime qu’il y avait entre le démarrage du film et de l’électrocardiogramme pouvait influencer légèrement les résultats. Dans un autre ordre d’idée, comme le phénomène se produit dans l’ordre des centièmes de seconde, il aurait fallu, au lieu d’utiliser une échelle graduée au 0,5sec sur l’électrocardiogramme, en utiliser une graduée au 0,1 seconde dans le but d’augmenter encore plus la précision des données mesurées. Enfin, malgré que nous demandions aux candidats de garder secrète notre expérience, il pouvait arriver qu’il y ait des fuites et que les candidats suivants s’attendaient à ce qui allait se passer. Toutefois, si fuite il y a eu, les résultats démontrent tout de même que tous les candidats ont eu une réaction qu’ils le voulaient ou non. Cela prouve que le mécanisme de la peur est un réflexe inné et que malgré toutes les images horrifiantes que nous voyons quotidiennement, le réflexe perdure mais s’amenuise probablement à travers le temps . SUGGESTIONS AUX ACTUELS ET FUTURS SCIENTIFIQUES… Dans le cadre de notre expérience, nous voulions démontrer qu’il existe également une différence dans le mécanisme de la peur entre les personnes sexuellement actives et celles qui ne le sont pas. Manquant

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B.1.6

de ressources et de temps, nous avons pris un moyen détourné afin de tester cette hypothèse. Nous 3 avons en effet demandé au gens s’ils étaient sexuellement actifs ou non. Un court article nous avait informés que l’ocytocine, hormone sécrétée durant l’orgasme, faisait ralentir le rythme cardiaque. Dans cet ordre d’idée, nous avons, arbitrairement, produit des graphiques comparant les femmes sexuellement actives et celles qui ne le sont pas (graphiques 4 et 5) et nous avons procédé à la même analyse du côté des hommes (graphique 6 et 7). Ces résultats, que nous ne pouvons qualifier de fiables, dû à l’échantillon de population insuffisant, sont tout de même très intéressants pour d’éventuelles recherches. Voyons de plus près ces résultats en comparant les actifs et les non actifs de même sexe.

1,1

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,891

120

Graphique 6: Rythm e cardiaque avant e t aprè s le choc che z le s hom m es non s e xue lle m e nt actifs (9 participants )

0,855

238

0,895

24

0,909

242

0,875

244

0,871

246

0,872

251

3 O.D.,« La confiance s’inhale! »,Science et Vie, NO 1055, août 2005, p.24

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0,878

255

0,883

261

0,866

265 te m ps (s)

B.1.7

À la lumière de ces graphiques, nous pouvons constater qu’il y a une différence notable entre les filles actives sexuellement et celles qui ne le sont pas. Le problème est que la taille de l’échantillon des filles actives sexuellement est beaucoup trop restreinte pour être considérée représentative. Il serait donc intéressant de refaire la même expérience avec 30 personnes sexuellement actives et 30 personnes non sexuellement actives. Voyons maintenant ce qui se passe du côté des hommes. Du côté des hommes, le phénomène est d’autant plus intéressant qu’étrange. En effet, les hommes non sexuellement actifs vivent le phénomène au moment précis où les images horrifiantes apparaissent mais le phénomène perdure durant 4 secondes. Les hommes sexuellement actifs, eux, vivent le phénomène 6 secondes plus tard, ce qui signifie qu’en situation de danger, ils auraient 6 secondes de plus pour tenter de sauver leur vie avant que la peur ne les envahit. Cette différence majeure pourrait apporter de nombreux changements dans le monde des sports de précision et d’endurance poussée à l’extrême. En effet, cette découverte pourrait permettre à un boxeur professionnel de diminuer son stress par l’acte sexuel et ainsi augmenter son temps de vigilance. Nous venons donc de démolir le mythe disant que toute relation sexuelle avant une performance sportive est proscrite. Malgré que l’échantillon des hommes fût plus important (15 personnes), il serait bien de refaire l’expérience avec un échantillon beaucoup plus représentatif. Quelques aspects seraient intéressants à étudier dans des projets futurs utilisant la même méthode d’expérimentation. Tout d’abord, il serait particulièrement judicieux d’analyser la différence de bradycardie entre des gens particulièrement sportifs et des gens qui sont plutôt amorphes. De plus, la pression artérielle, selon nous, serait un facteur qui varie dans le temps tout comme le rythme cardiaque lors d’une situation de danger. Il serait intéressant de vérifier ce paramètre aussi. Enfin, s’il était possible de trouver une manière précise et fiable de calculer la rétention du souffle, autre facteur variant lors d’une situation choc, il serait pertinent de refaire cette expérience en se concentrant, cette fois, sur ce facteur. Dans un autre ordre d’idées, nous pourrions vérifier s’il existe d’autres réflexes innés par rapport, par exemple, à la vue d’images touchantes et ainsi peut-être prouver que ce ne sont pas tous les hommes qui sont des sans cœur malgré qu’ils se croient tous durs à cuire! De plus, faire inhaler de l’ocytocine à des sujets en présence d’images horrifiantes et procéder de la même façon permettrait de voir si cette 4 hormone augmente ou non, comme le prétendent des chercheurs allemands , la confiance. Enfin, une expérience, plus compliquée nous l’admettons, serait de refaire exactement la même expérience avec des peuples primitifs coupés de toutes révolutions technologiques et comparer ces résultats à ceux de populations constamment en contact avec ce type d’image pour vérifier si la technologie, avec le temps, n’aurait pas quelque peu inhibé le réflexe de la peur que nous possédions autrefois.

4 Voir note en bas de page #3

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EN CONCLUSION… Les peurs et les angoisses qui limitent notre vie étaient des phénomènes méconnus jusqu’à présent. Grâce à nos recherches, nous pouvons affirmer que l’homme ralentit son rythme cardiaque au moment même du danger mais par la suite l’accélère. En effet, le temps entre les battements passe de 0,834 seconde à 0,854 seconde. De plus, il existe une différence marquée entre l’homme et la femme. Les hommes ont davantage tendance à ralentir leur rythme cardiaque et ensuite observer une sorte de périodicité entre ralentissement et accélération. Les femmes quant à elles ralentissent leur rythme cardiaque au moment du choc mais l’accélère considérablement par la suite. Cette différence entre hommes et femmes est probablement due aux caractéristiques qui les distinguent les uns des autres. Notre recherche pourra avoir plusieurs impacts par le futur. En plus d’inspirer de nouveaux projets aux générations futures de scientifiques, notre recherche a bien des impacts sur notre société actuelle. Par exemple, mieux comprendre le phénomène de la peur permettra aux personnels soignants des hôpitaux de mieux comprendre les malades qui souffrent de schizophrénie ou d’autisme, troubles qui sont caractérisés par une constante sensation de peur. Une meilleure compréhension de ces patients permettra de meilleurs soins et, nous l’espérons, une guérison plus rapide. REMERCIEMENTS Les auteurs tiennent à remercier : - M. Laval Duchesne, professeur de biologie au Cégep de St-Félicien - Mme Céline Matte, technicienne de laboratoire en biologie - M. Louis-Marie Bherer, responsable du matériel audiovisuel au Cégep de St-Félicien pour le montage de notre deuxième film - M. Maxime St-Pierre, étudiant de 2e année en Art et Technologie des Médias au Cégep de Jonquière pour le montage de notre premier film - Mlle Laurie Boivin, étudiante de 2e année en Art et Lettres au Cégep de St-Félicien pour la réalisation des décors du kiosque - M. Marc Renaud, professeur de physique au Cégep de St-Félicien pour le prêt généreux de son bureau - Tous les participants et participantes qui ont été généreux de leur temps et de leur cœur! MÉDIAGRAPHIE x DUCHESNE, L. (2006). Communication personnelle. M. Duchesne est professeur de biologie au Cégep de St-Félicien et nous a renseigner sur tout ce qui concerne la théorie du chasseur-cueilleur. xLAMBERT, J.et all.Cahier d'information:  Projet original en sciences de la nature, (page consultée le 1er mai 2006) [Version  en ligne] http://www.cstfelicien.qc.ca/scinat/cours_projets/activites/expojournal/comment.doc xO.D.,« La confiance s’inhale! »,Science et  Vie, NO 1055, août 2005, p.24.

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