Le travail présenté dans cette thèse vise à nous amener à une meilleure compréhension des relations fines entre ce que nous expérimentons phénoménologiquement sous la forme d'états mentaux, et les effets sous-jacents et potentiellement causaux sur l'activité neuronale. Afin d'étendre notre compréhension scientifique de l'expérience consciente, nous avons d'abord mis l'accent sur un phénomène appelé la pensée spontanée ou vagabondage de l'esprit. Notre paysage intérieur est un aspect essentiel et complexe de notre expérience humaine, avec des recherches suggérant que les gens sont engagés dans une forme de dialogue intérieur sans rapport avec leur environnement immédiat 50% de leur temps de veille. De plus, le vagabondage de l'esprit a constamment été associé à un affect négatif, même lorsque son contenu est positif. Il est alors intéressant de noter que les fondements de la plupart des pratiques méditatives et contemplatives sont la formation de l'observation flexible et continue des états mentaux et de l'expérience sensorielle, le développement d'une attention soutenue et la culture de la conscience métacognitive. Étant donné que nous ne sommes généralement pas au courant de la fluctuation temporelle de ces états mentaux dans le temps (vagabondage de l'esprit), les méditants sont des sujets idéaux pour obtenir de manière précise des rapports phénoménologiques et des descriptions des états à la première personne. Ainsi, nous avons conçu un paradigme nouveau basé sur présentation de sondage d'expérience aux méditants afin de mieux comprendre les mesures dynamiques de l'EEG (Electroencéphalographie) pendant la méditation. Nos résultats suggèrent que la pratique experte de méditation est associée à une fréquence atténuée de la pensée spontanée et que l'entraînement à la méditation réduit par la suite la susceptibilité de l'esprit à errer, menant à des périodes d'absorption méditative rapportées comme étant plus longues. Les augmentations de l'activité thêta (4-7 Hz) sur les régions thêta frontales médianes ainsi que l'activité alpha (9-12 Hz), principalement focalisée sur le cortex somatosensoriel, semblent être des marqueurs d'états méditatifs soutenus par rapport au vagabondage mental. Sur la base de la robustesse de l'activité thêta de la ligne médiane frontale chez les méditants avancés, ainsi qu'une multitude de résultats démontrant que l'activité thêta frontale serait le pilier du contrôle cognitif via l'intégration et l'échange d'informations de longue portée, nous avons développé un protocole de neurofeedback méthodologiquement nouveau et exhaustif dans le but d'entraîner l'activité thêta (3.5-6.5 Hz) de la ligne médiane frontale Fz, en donnant comme instruction à nos sujets de s'engager dans des techniques de respiration et de relaxation similaires à la méditation. Nous avons constaté que les sujets qui ont reçu le vrai neurofeedback ont été capables de moduler significativement leur activité thêta Fz (3-7 Hz) à travers huit séances de neurofeedback par rapport aux sujets contrôles qui ont reçu un feedback apparié. Nous avons également observé des modulations significatives dans les bandes de fréquences alpha (9-11 Hz) et bêta (13-20 Hz) chez les sujets qui ont reçu l'entraînement réel de neurofeedback, ainsi que des améliorations sur plusieurs mesures des fonctions exécutives. Nos résultats réduisent davantage l'écart explicatif en reliant caractéristique neurophysiologique et données à la nature phénoménologique de notre experience. / The work presented in this thesis aims to extend our scientific understanding of the subtle relationships between our phenomenological experience of specific states of consciousness, and the corresponding and potentially causal effects on neural activity. In our first experiment, we focused on a phenomenon referred to as spontaneous thought or mind wandering. Our vastly complex inner landscape is an essential aspect of our conscious experience, with research suggesting that people are engaged in some form of inner dialogue unrelated to their surroundings 50% of waking hours. These ongoing trains of thought have been consistently linked to reports of negative affect, even when the specific content is positive. Interestingly, the cornerstones of most meditation and contemplative practices are; a) training the continuous and flexible monitoring of mind wandering and sensory experience, b) the cultivation of sustained attention, and c) enhanced metacognitive awareness. Given that we are generally unaware of mind wandering when it occurs, meditation practitioners may provide more accurate first person phenomenological reports and descriptions of these temporally fluctuating states given their respective training. Thus, we designed a novel paradigm based on experience sampling probe presentations to gain insight into the dynamic measures of mental activity and EEG during meditation. Our findings suggest that meditation expertise is associated with an attenuated frequency of mind wandering, and that meditation training reduces the susceptibility of the mind to wander subsequently leading to longer periods of reported meditative absorption. Increases in theta activity (4-7 Hz) over frontal midline regions of the cortex, and alpha activity (9-12 Hz) primarily focused over the somatosensory cortex, appear to be markers of sustained meditative states when compared to mind wandering. Based on the robustness of the frontal midline theta in advanced meditators, alongside a multitude of findings demonstrating that frontal theta may serve as the backbone for cognitive control via long range information integration in neural networks throughout the brain, we then developed a methodologically novel and exhaustive neurofeedback protocol with the aim of training frontal midline theta (3.5-6.5 Hz at electrode site Fz) by means of instructing our subjects to engage in focused breathing and other techniques similar to meditation. After eight training sessions, we found that subjects who received real neurofeedback were able to significantly modulate and increase theta activity (3-7 Hz) over frontal regions, whereas subject's receiving age and gender matched sham (pseudo) feedback were not. We additionally observed significant modulations in both the alpha (9-11 Hz) and beta bands (13-20 Hz) in subjects who received real neurofeedback training. Together, these findings provide evidence that we can successfully connect neurophysiological features and data to the phenomenological nature of our subjective experience.

Le concept de libre arbitre semble aujourd’hui menacé par les récentes avancées neuroscientifiques. Nous examinons dans un premier chapitre le débat concernant la compatibilité du libre arbitre et du déterminisme causal. Le deuxième chapitre étudie la thèse de l’épiphénoménalisme de la conscience en recensant les données expérimentales actuellement disponibles. La théorie défendue par Daniel Wegner est analysée et donne lieu à une prise en compte des limitations de la conscience, qui sont également appuyées par la psychologie expérimentale. Ces limitations sont examinées dans une troisième partie, qui met en parallèle les notions d’inconscient cognitif et d’inconscient psychanalytique afin de permettre une redéfinition de l’action volontaire à la lumière de ces limitations. Nous défendons dans une dernière partie une approche neurophénoménologique, selon laquelle une étude de la conscience doit nécessairement passer par la prise en compte des données en première et en troisième personne, afin que ces deux types de données s’informent mutuellement. Cette démarche, qui nécessite un entraînement des capacités attentionnelles afin de décrire au mieux l’expérience vécue, permet d’envisager non seulement de nouvelles perspectives de recherche concernant la prise de décision, mais également une nouvelle définition du libre arbitre comme apprentissage. Cette redéfinition du libre arbitre s’appuie sur les études effectuées en neurosciences sur les mécanismes attentionnels, ainsi que sur l’examen des vertus thérapeutiques de certaines techniques de redirection de l’attention. / The concept of free will seems now to be threatened by recent advances in neuroscience. In the first chapter, we examine the debate concerning the compatibility of free will and causal determinism. The second chapter studies the thesis of the epiphenomenalism of consciousness by making an inventory of the experimental data currently available. The theory defended by Daniel Wegner is analyzed and leads us to take into account the limitations of consciousness, which are also supported by experimental psychology. These limitations are examined in the third chapter, in which we draw a parallel between the notions of cognitive unconscious and psychoanalytic unconscious, allowing us to redefine voluntary action in light of these limitations. In the last chapter, we defend a neurophenomenological approach, according to which a study of consciousness must necessarily take into account first-person as well as third-person data, in order for each of these types of data to inform the other. This approach, which requires a training of attentional capacities in order to best describe lived experience, allows not only to consider new research perspectives about decision making, but also a new definition of free will as an apprenticeship. This redefinition is based on neuroscientific studies about attentional mechanisms, as well as on the examination of the therapeutic virtues of certain redirection of attention techniques.