Une étude révèle des neurones qui codent les résultats des actions

Une nouvelle étude du MIT met en lumière la partie du cerveau qui nous aide à prendre ce type de décisions. L’équipe de recherche a découvert un groupe de neurones dans le striatum du cerveau qui encode des informations sur les résultats potentiels de différentes décisions. Ces cellules deviennent particulièrement actives lorsqu’un comportement conduit à un résultat différent de ce qui était attendu, ce qui, selon les chercheurs, aide le cerveau à s’adapter aux circonstances changeantes.

« Une grande partie de cette activité cérébrale traite de résultats surprenants, car si un résultat est attendu, il n’y a vraiment rien à apprendre. ancien post-doctorant du MIT et l’un des principaux auteurs de la nouvelle étude.

Les déficiences dans ce type de prise de décision sont une caractéristique de nombreux troubles neuropsychiatriques, en particulier l’anxiété et la dépression. Les nouvelles découvertes suggèrent que de légères perturbations dans l’activité de ces neurones striataux pourraient amener le cerveau à prendre des décisions impulsives ou à devenir paralysé par l’indécision, selon les chercheurs.

Rafiq Huda, ancien post-doctorant du MIT, est également l’un des principaux auteurs de l’article, qui apparaît dans Communication Nature. Ann Graybiel, professeur au MIT Institute et membre du McGovern Institute for Brain Research du MIT, est l’auteur principal de l’étude.

Apprendre de l’expérience

Le striatum, situé profondément dans le cerveau, est connu pour jouer un rôle clé dans la prise de décisions qui nécessitent d’évaluer les résultats d’une action particulière. Dans cette étude, les chercheurs ont voulu en savoir plus sur la base neurale de la façon dont le cerveau prend des décisions coûts-avantages, dans lesquelles un comportement peut avoir un mélange de résultats positifs et négatifs.

Pour étudier ce type de prise de décision, les chercheurs ont entraîné des souris à faire tourner une roue vers la gauche ou vers la droite. À chaque tour, ils recevaient une combinaison de récompense (eau sucrée) et de résultat négatif (une petite bouffée d’air). Au fur et à mesure que les souris effectuaient la tâche, elles apprenaient à maximiser la livraison des récompenses et à minimiser la livraison des bouffées d’air. Cependant, au cours de centaines d’essais, les chercheurs ont fréquemment modifié les probabilités d’obtenir la récompense ou la bouffée d’air, de sorte que les souris devaient ajuster leur comportement.

Au fur et à mesure que les souris apprenaient à faire ces ajustements, les chercheurs ont enregistré l’activité des neurones du striatum. Ils s’attendaient à trouver une activité neuronale qui reflète quelles actions sont bonnes et doivent être répétées, ou mauvaises et doivent être évitées. Alors que certains neurones faisaient cela, les chercheurs ont également découvert, à leur grande surprise, que de nombreux neurones encodaient des détails sur la relation entre les actions et les deux types de résultats.

Les chercheurs ont découvert que ces neurones répondaient plus fortement lorsqu’un comportement entraînait un résultat inattendu, c’est-à-dire lorsque tourner la roue dans un sens produisait le résultat opposé à celui des essais précédents. Ces “signaux d’erreur” de récompense et de pénalité semblent aider le cerveau à comprendre qu’il est temps de changer de tactique.

La plupart des neurones qui codent ces signaux d’erreur se trouvent dans les striosomes – des groupes de neurones situés dans le striatum. Des travaux antérieurs ont montré que les striosomes envoient des informations à de nombreuses autres parties du cerveau, y compris les régions productrices de dopamine et les régions impliquées dans la planification des mouvements.

“Les striosomes semblent principalement suivre les résultats réels”, déclare Bloem. “La décision de faire ou non une action, qui nécessite essentiellement l’intégration de plusieurs résultats, se produit probablement quelque part en aval dans le cerveau.”

Porter des jugements

Les résultats pourraient être pertinents non seulement pour les souris apprenant une tâche, mais également pour de nombreuses décisions que les gens doivent prendre chaque jour lorsqu’ils évaluent les risques et les avantages de chaque choix. Manger un grand bol de crème glacée après le dîner procure une gratification immédiate, mais cela peut contribuer à la prise de poids ou à une mauvaise santé. Décider d’avoir des carottes à la place vous fera vous sentir en meilleure santé, mais vous manquerez le plaisir de la gâterie sucrée.

“Du point de vue de la valeur, ceux-ci peuvent être considérés comme tout aussi bons”, déclare Bloem. “Ce que nous constatons, c’est que le striatum sait aussi pourquoi ils sont bons, et il sait quels sont les avantages et le coût de chacun. D’une certaine manière, l’activité là-bas reflète beaucoup plus le résultat potentiel que la probabilité que vous choisissiez. ce.”

Ce type de prise de décision complexe est souvent altéré chez les personnes atteintes de divers troubles neuropsychiatriques, notamment l’anxiété, la dépression, la schizophrénie, le trouble obsessionnel-compulsif et le trouble de stress post-traumatique. L’abus de drogues peut également entraîner une altération du jugement et de l’impulsivité.

“Vous pouvez imaginer que si les choses sont configurées de cette façon, il ne serait pas si difficile de confondre ce qui est bien et ce qui est mal, car il y a des neurones qui se déclenchent quand un résultat est bon et ils se déclenchent aussi quand le résultat est mauvais », dit Graybiel. “Notre capacité à faire nos mouvements ou nos pensées de ce que nous appelons une manière normale dépend de ces distinctions, et si elles s’estompent, c’est un vrai problème.”

Les nouvelles découvertes suggèrent que la thérapie comportementale ciblant le stade auquel les informations sur les résultats potentiels sont encodées dans le cerveau peut aider les personnes qui souffrent de ces troubles, selon les chercheurs.

La recherche a été financée par les National Institutes of Health/National Institute of Mental Health, la Saks Kavanaugh Foundation, la William N. and Bernice E. Bumpus Foundation, la Simons Foundation, la Nancy Lurie Marks Family Foundation, le National Eye Institute, le Institut national des maladies neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux, National Science Foundation, Simons Foundation Autism Research Initiative et JSPS KAKENHI.