Connectomic dopamine-neuron disinhibition accelerates behavioral extinction

Les animaux vivent dans un monde où les règles changent constamment. Un chemin qui menait autrefois à de la nourriture peut soudainement mener à un piège ; un son qui signalait autrefois la sécurité peut désormais signaler un danger. Pour survivre, un organisme doit équilibrer deux besoins concurrents : la persévérance pour continuer à essayer quand les choses fonctionnent, et la flexibilité pour s'arrêter et changer de cap quand elles ne fonctionnent plus. Cette capacité à désapprendre une habitude lorsque la récompense disparaît est appelée extinction comportementale. Pendant des décennies, les scientifiques ont cru qu'un signal chimique spécifique dans le cerveau pilotait ce processus. Ils pensaient que lorsqu'un animal attend une friandise mais ne l'obtient pas, un groupe de cellules appelées neurones dopaminergiques, qui s'activent habituellement pour signaler une récompense, devient soudainement silencieux. Ce silence, ou cette pause, était considéré comme la façon dont le cerveau disait : « Arrête de faire ça ; cela ne fonctionne plus. »

Cependant, une nouvelle étude remet en question cette vision de longue date. Les chercheurs voulaient savoir si ces pauses soudaines dans le signal dopaminergique sont réellement nécessaires pour qu'un animal apprenne qu'une récompense a disparu. Pour le découvrir, ils ont examiné l'aire tegmentale ventrale, une petite région située profondément dans le cerveau où résident ces neurones dopaminergiques. Ils se sont concentrés sur les minuscules connexions, ou synapses, que d'autres cellules cérébrales utilisent pour envoyer des messages inhibiteurs à ces neurones dopaminergiques. Ces messages inhibiteurs sont ce qui provoque la pause des neurones. Les scientifiques ont utilisé une technique précise pour affaiblir ces connexions spécifiques, diminuant ainsi le volume du signal « arrêt ». Ils ont fait cela sans affecter l'activité normale et régulière des neurones ni leurs poussées d'activité lorsqu'une récompense arrive réellement.

Les résultats ont été surprenants et ont renversé le modèle standard. Lorsque les chercheurs ont affaibli les connexions inhibitrices, les neurones dopaminergiques ne se sont plus autant mis en pause lorsque la récompense était omise. Selon l'ancienne théorie, cela aurait dû rendre plus difficile l'arrêt du comportement chez les animaux, les poussant à poursuivre une récompense qui n'était plus là. Au lieu de cela, l'inverse s'est produit. Les animaux présentant les connexions affaiblies ont appris à cesser de répondre au signal vide bien plus rapidement que d'habitude. L'intervention a accéléré le processus d'extinction. Cette découverte suggère que les entrées inhibitrices, qui provoquent les pauses, servent normalement à retenir l'animal pour l'empêcher d'abandonner trop vite. Elles agissent comme un frein sur le processus d'apprentissage, garantissant que les habitudes établies ne soient pas abandonnées dès qu'une seule récompense attendue fait défaut.

L'étude a également vérifié si ce changement était une simple confusion générale ou un effet spécifique sur l'apprentissage. Les animaux étaient toujours capables d'apprendre de nouveaux indices prédisant des récompenses, montrant que leur capacité d'apprentissage était intacte. Les chercheurs ont utilisé une méthode pour observer les niveaux de dopamine en temps réel et ont confirmé que l'intervention réduisait les baisses de dopamine qui surviennent habituellement lorsqu'une récompense manque. Ils ont constaté que la vitesse à laquelle ces baisses disparaissaient prédisait la rapidité avec laquelle les animaux arrêtaient leur comportement. Les preuves indiquent que les pauses générées par les entrées inhibitrices ne sont pas le moteur de l'extinction, mais plutôt un mécanisme qui soutient la persévérance. Ce système protège probablement le cerveau de l'abandon prématuré d'associations utiles lorsque les résultats fluctuent, permettant à un animal de supporter quelques récompenses manquées avant de décider de changer de stratégie.