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Comment le cerveau empêche-t-il les décisions hâtives ?

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PARIS, 11 juil. (Bénin Actu) –

Une nouvelle étude a découvert comment le cerveau nous empêche de prendre des décisions hâtives. « Nous avons découvert une zone du cerveau responsable de l’incitation à l’action et une autre pour la suppression de cette impulsion. Nous avons également pu déclencher un comportement impulsif en manipulant les neurones de ces zones », explique l’auteur principal de l’étude, Joe Paton, directeur du programme de neurosciences Champalimaud au Portugal.

Comme l’a publié la revue « Nature », l’équipe de Paton a entrepris de résoudre une énigme née en partie des maladies de Parkinson et de Huntington. Ces maladies se manifestent par des troubles du mouvement avec des symptômes très opposés. Alors que les patients atteints de la maladie de Huntington souffrent de mouvements involontaires et incontrôlés, les patients atteints de la maladie de Parkinson ont des difficultés à initier une action. Il est intéressant de noter que les deux affections découlent d’un dysfonctionnement de la même région du cerveau – les ganglions de la base – et ils se sont demandés comment une même structure peut soutenir des fonctions contradictoires.

Selon Paton, un indice précieux est ressorti des études antérieures, qui ont identifié deux circuits principaux dans les ganglions de la base : les voies directes et indirectes. On pense que si l’activité de la voie directe favorise le mouvement, la voie indirecte le supprime. Cependant, la manière précise dont cette interaction se produit était largement inconnue.

Paton a adopté une approche originale du problème. Alors que les études précédentes portaient sur les ganglions de la base pendant le mouvement, l’équipe de Paton s’est concentrée sur la suppression de l’action active.

L’équipe a conçu une tâche dans laquelle les souris devaient déterminer si un intervalle séparant deux tonalités était plus long ou plus court que 1,5 seconde. Si elle était plus courte, une récompense était prévue à gauche de la boîte, et si elle était plus longue, elle était disponible à droite.

« La clé était que la souris devait rester parfaitement immobile pendant la période entre les deux tonalités », explique Bruno Cruz, doctorant dans le laboratoire. Ainsi, même si l’animal était sûr d’avoir franchi le cap des 1,5 secondes, il devait réprimer son envie de bouger jusqu’à ce que le deuxième signal sonore retentisse, et ensuite seulement aller chercher la récompense.

Les chercheurs ont suivi l’activité neuronale dans les deux voies pendant que la souris effectuait la tâche. Comme dans les études précédentes, les niveaux d’activité étaient similaires lorsque la souris était en mouvement. Cependant, les choses ont changé pendant la période de suppression des actions.

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« Il est intéressant de noter que, contrairement à la coactivation que nous et d’autres avons observée pendant le mouvement, les schémas d’activité des deux voies étaient remarquablement différents pendant la période de suppression de l’action. L’activité de la voie indirecte était généralement plus élevée et augmentait continuellement pendant que la souris attendait le deuxième signal sonore », ajoute Cruz.

Selon les auteurs, cette observation suggère que la voie indirecte soutient de manière flexible les objectifs comportementaux de l’animal. « Au fur et à mesure que le temps passe, la souris est de plus en plus convaincue qu’elle se trouve dans un essai à ‘intervalle long’. Ainsi, son envie de bouger devient de plus en plus difficile à contenir. Il est probable que cette augmentation continue de l’activité reflète cette lutte interne », explique-t-il.

Inspiré par cette idée, Cruz a testé l’effet de l’inhibition de la voie indirecte. Cette manipulation a amené les souris à se comporter plus souvent de manière impulsive, augmentant de manière significative le nombre d’essais au cours desquels elles ont sauté prématurément dans le port de récompense. Grâce à cette approche innovante, l’équipe a effectivement découvert un « interrupteur d’impulsivité ».

« Cette découverte a de vastes implications », déclare Paton. Outre son intérêt évident pour les maladies de Parkinson et de Huntington, elle offre également une occasion unique d’étudier les troubles du contrôle des impulsions tels que la dépendance et les troubles obsessionnels compulsifs.

L’équipe a identifié une région du cerveau qui supprime activement l’impulsion d’agir, mais elle voulait savoir d’où provenait cette impulsion. Comme la voie directe est censée favoriser l’action, le suspect immédiat était la voie directe dans la même région. Cependant, le comportement des souris n’a pratiquement pas été affecté lorsque les chercheurs l’ont inhibé.

« Nous savions que les souris avaient une forte envie d’agir car la suppression de la suppression favorisait les actions impulsives. Mais il n’était pas immédiatement clair où le lieu de la promotion de l’action pourrait être. Pour répondre à cette question, nous avons décidé de nous tourner vers la modélisation informatique », se souvient Paton.

« Les modèles mathématiques sont extrêmement utiles pour donner un sens à des systèmes complexes, tels que celui-ci », ajoute Gonçalo Guiomar, doctorant au laboratoire. Nous prenons les connaissances accumulées sur les ganglions de la base, les formulons mathématiquement et vérifions comment le système traite les informations. Nous avons ensuite combiné la prédiction du modèle avec des preuves issues d’études antérieures et avons identifié un nouveau candidat prometteur : le striatum dorso-médian.

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L’hypothèse de l’équipe était correcte. L’inhibition des neurones de la voie directe dans cette nouvelle région a suffi à modifier le comportement de la souris. « Les deux régions que nous avons enregistrées sont situées dans une partie des ganglions de la base appelée le striatum. La première zone est chargée des fonctions motrices et sensorielles dites de « bas niveau » et la seconde est dédiée aux fonctions de « haut niveau » telles que la prise de décision », explique M. Guiomar.

Les auteurs affirment que leurs résultats vont à l’encontre de la perception générale du fonctionnement des ganglions de la base, qui est plus centralisé, et que leur modèle offre une nouvelle perspective sur le fonctionnement des ganglions de la base.

« Notre étude indique qu’il existe potentiellement de multiples circuits neuronaux dans le cerveau qui sont constamment en compétition pour savoir quelle action exécuter ensuite. Cette découverte est importante pour mieux comprendre le fonctionnement de ce système, ce qui est essentiel pour traiter certains troubles du mouvement, mais elle va encore plus loin », déclare M. Paton. Les observations issues des neurosciences sont à la base de nombreuses techniques d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle. L’idée que la prise de décision peut se faire par l’interaction de nombreux circuits parallèles au sein d’un même système pourrait être utile pour concevoir de nouveaux types de systèmes intelligents.

Enfin, Paton suggère que l’un des aspects les plus uniques de l’étude est peut-être sa capacité à accéder aux expériences cognitives internes. « Impulsivité, temptation…. Ces processus internes sont parmi les choses les plus fascinantes que fait le cerveau, car ils reflètent notre vie intérieure. Mais ce sont aussi les plus difficiles à étudier, car ils n’ont pas beaucoup de signes extérieurs que nous pouvons mesurer ». La mise en place de cette nouvelle méthode a été un défi, mais nous disposons désormais d’un outil puissant pour étudier les mécanismes internes, tels que ceux impliqués dans la résistance et la réussite d’une tentation », conclut-il.

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