Les chercheurs identifient la partie «arbitre» du cerveau
Les scientifiques du California Institute of Technology (CalTech) disent que le cortex préfrontal latéral inférieur et le cortex frontopolaire sont l'arbitre, pesant la fiabilité des prédictions faites par chacun des systèmes décisionnels, puis attribuant le contrôle en conséquence.
«Comprendre où se trouve l'arbitre et comment il fonctionne est une première étape vers la recherche de meilleurs traitements pour les troubles cérébraux, tels que la toxicomanie, et les troubles psychiatriques, tels que le trouble obsessionnel-compulsif», selon John O'Doherty, Ph.D ., chercheur principal de l'étude et directeur du Caltech Brain Imaging Center.
«Maintenant que nous avons déterminé où se trouve l'arbitre, si nous pouvons trouver un moyen de modifier l'activité dans ce domaine, nous pourrions être en mesure de repousser un individu vers un contrôle axé sur les objectifs et loin du contrôle habituel», a déclaré O ' Doherty, qui est également professeur de psychologie à Caltech.
Il a ajouté que les chercheurs sont loin de développer des traitements réels basés sur cette découverte pour les troubles qui impliquent la suralimentation du système d'habitudes du cerveau, mais cela a ouvert une voie très prometteuse pour de nouvelles recherches.
Pour l'étude, les chercheurs ont recruté des volontaires qui ont joué à un jeu de prise de décision sur un ordinateur tout en étant connectés à un scanner d'imagerie par résonance magnétique (IRMf) fonctionnel qui surveillait leur activité cérébrale.
Les chercheurs ont demandé aux participants d'essayer de faire des choix optimaux afin de rassembler des pièces d'une certaine couleur, qui étaient échangeables contre de l'argent.
Au cours d'une période de pré-formation, les volontaires se sont familiarisés avec le jeu, se déplaçant à travers une série de salles à l'écran, chacune contenant un nombre différent de pièces rouges, jaunes ou bleues.
Pendant le jeu, on leur a dit quelles pièces seraient échangeables à chaque tour et on leur a donné le choix de naviguer à droite ou à gauche en deux étapes, sachant qu'ils ne collecteraient que les pièces dans leur dernière pièce. Parfois, toutes les pièces étaient échangeables, ce qui rendait la tâche plus habituelle que ciblée, selon les chercheurs.
En modifiant la probabilité de passer d’une pièce à une autre, les chercheurs ont déclaré qu’ils étaient en mesure de tester l’ampleur du comportement habituel et axé sur les objectifs des volontaires tout en surveillant les changements correspondants dans leur activité cérébrale.
Les chercheurs ont également pu comparer les données IRMf et les choix faits par les volontaires à plusieurs modèles de calcul qu'ils ont construits pour tenir compte du comportement. Le modèle qui correspondait le plus précisément aux données expérimentales impliquait que les deux systèmes cérébraux fassent des prédictions distinctes sur les mesures à prendre dans une situation donnée, ont rapporté les chercheurs.
«En recevant les signaux de ces systèmes, l'arbitre a suivi la fiabilité des prédictions en mesurant la différence entre les résultats prévus et réels pour chaque système. Il a ensuite utilisé ces estimations de fiabilité pour déterminer le degré de contrôle que chaque système devrait exercer sur le comportement de l'individu », ont expliqué les chercheurs.
Dans ce modèle, l'arbitre s'assure que le système qui fait les prédictions les plus fiables à un moment donné exerce le plus grand contrôle sur le comportement.
"Ce que nous montrons, c'est l'existence d'un contrôle de plus haut niveau dans le cerveau humain", a déclaré Sang Wan Lee, Ph.D., auteur principal de la nouvelle étude et chercheur postdoctoral en neurosciences à Caltech. «L'arbitre prend essentiellement des décisions sur les décisions.»
Confirmant les résultats précédents, les chercheurs ont vu dans les scans du cerveau qu'une zone connue sous le nom de putamen postérieur était active à des moments où le modèle prévoyait que le système habituel devrait calculer les valeurs de prédiction.
Allant plus loin, ils ont examiné le lien entre le putamen postérieur et l'arbitre. Ils disent que ce qu'ils ont trouvé pourrait expliquer comment l'arbitre fixe le poids des deux systèmes d'apprentissage: Le lien entre la zone de l'arbitre et le putamen postérieur a changé selon que le système axé sur les buts ou habituel était jugé plus fiable.
«Cependant, aucun lien de ce type n'a été trouvé entre l'arbitre et les régions du cerveau impliquées dans l'apprentissage dirigé par un objectif. Cela suggère que l'arbitre peut travailler principalement en modulant l'activité du système habituel », spéculent les chercheurs.
«Une possibilité intrigante découlant de ces résultats, que nous devrons tester dans de futurs travaux, est qu’être dans un mode de comportement habituel peut être l’état par défaut», a déclaré O'Doherty. «Ainsi, lorsque l'arbitre détermine que vous devez être plus orienté vers vos objectifs dans votre comportement, il y parvient en inhibant l'activité du système habituel, presque comme en appuyant sur les freins de votre voiture lorsque vous conduisez.
L'étude a été publiée dans la revue Neurone.
Source: Institut de technologie de Californie
