The Dorsomedial Prefrontal Cortex Uses Reward Predictions to Regulate How Rewards Are Pursued
Cette étude identifie le cortex préfrontal dorsomédian (dmPFC) comme un substrat neural critique pour le contrôle descendant dépendant de l'attente qui régule la manière dont les indices prédictifs de récompense influencent la vigueur du comportement instrumental, spécifiquement en contraignant la poursuite lorsque les récompenses sont imminentes et en permettant l'invigoration lorsque les récompenses sont incertaines.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Les animaux ne se contentent pas de réagir au monde ; ils ajustent constamment leurs actions en fonction de ce qu'ils s'attendent à voir se produire ensuite. Lorsqu'un animal affamé entend un son qui signifie habituellement que de la nourriture arrive, il ne court pas aveuglément vers le son. Au lieu de cela, il modifie son comportement en fonction de la probabilité que la nourriture arrive et de son envie de la consommer. Si le son suggère que la nourriture est rare ou éloignée, l'animal peut travailler plus dur pour la trouver, en appuyant sur des leviers ou en creusant dans l'environnement. Mais si le son promet une nourriture qui est sur le point d'apparaître juste devant lui, l'animal cesse souvent de travailler et attend simplement, déplaçant son attention vers l'endroit où la nourriture va atterrir. Ce passage d'une recherche active à une attente patiente est une forme sophistiquée d'autocontrôle. Cela exige que le cerveau reconnaisse un signal, prédise un événement futur, puis supprime activement l'envie de continuer à travailler en faveur d'une stratégie plus efficace. Comprendre comment le cerveau gère cet équilibre délicat est crucial, car lorsque ce système de contrôle échoue, cela peut conduire à des comportements impulsifs où un animal — ou une personne — ne peut s'empêcher de rechercher des récompenses même lorsque cela n'a plus de sens de le faire.
Des chercheurs ont récemment cherché à découvrir quelle partie du cerveau agit comme l'interrupteur de ce type de contrôle flexible. Ils se sont concentrés sur une région appelée le cortex préfrontal dorsomédian, une zone à l'avant du cerveau connue pour aider les animaux à prendre des décisions et à résoudre les conflits entre différents désirs. Les scientifiques voulaient savoir si cette région spécifique est responsable de l'ordre donné à un animal de cesser d'appuyer sur un levier lorsqu'un signal indique qu'une récompense est imminente. Pour le découvrir, ils ont travaillé avec des rats, entraînant ces derniers à appuyer sur un levier pour obtenir un granulé de nourriture. Ils ont également appris aux rats à associer deux sons différents à la nourriture : un son signifiait que la nourriture arriverait 100 % du temps, tandis que l'autre signifiait que la nourriture n'arriverait que 30 % du temps. Lorsque les rats entendaient le son qui promettait de la nourriture presque à chaque fois, ils arrêtaient naturellement d'appuyer sur le levier et passaient plutôt leur temps à attendre près de la coupelle de nourriture. Lorsqu'ils entendaient le son qui promettait de la nourriture seulement parfois, ils continuaient à appuyer sur le levier, espérant gagner une récompense grâce à leurs propres efforts.
L'équipe a ensuite testé si ce comportement était une simple réaction ou une décision calculée basée sur la valeur de la nourriture. Dans une expérience, ils ont rendu la nourriture que les rats attendaient du son « 100 % » désagréable en l'associant à un léger malaise gastrique. Une fois que les rats ont appris que cette nourriture spécifique n'était plus désirable, quelque chose de remarquable s'est produit. Lorsqu'ils entendaient le son qui promettait autrefois cette nourriture, ils ne se contentaient pas d'attendre ; ils recommençaient à appuyer vigoureusement sur le levier. Cela a montré que les rats n'ignoraient pas simplement le son parce qu'ils étaient rassasiés ou peu intéressés. Au contraire, ils supprimaient activement leur envie d'appuyer sur le levier parce qu'ils savaient qu'une récompense de haute valeur arrivait. Lorsque la valeur de cette récompense a chuté, la suppression a été levée, et l'envie cachée de travailler pour la nourriture a été libérée. Cela a prouvé que le cerveau utilisait une évaluation en temps réel de la valeur de la récompense pour décider s'il fallait continuer à travailler ou attendre.
Pour voir comment le cerveau gère cette décision, les chercheurs ont observé l'activité des neurones dans le cortex préfrontal dorsomédian pendant que les rats effectuaient la tâche. Ils ont découvert que lorsque le son signalait une forte probabilité de nourriture, les neurones de cette région cérébrale s'animaient avec activité. Cette activité était la plus forte lorsque les rats entendaient le son qui promettait de la nourriture à chaque fois. De plus, les chercheurs ont remarqué que lors des rares occasions où un rat entendait ce son à haute probabilité et appuyait tout de même sur le levier, l'activité cérébrale était encore plus élevée. Cela suggère que la région cérébrale travaillait plus dur pour essayer d'empêcher le rat d'appuyer, et quand le rat appuyait malgré tout, cela signifiait que l'impulsion d'agir était très forte. L'activité cérébrale chutait également au moment exact où la nourriture était censée arriver si elle ne venait pas, agissant comme un signal indiquant que la récompense attendue manquait.
Enfin, l'équipe a testé si cette région cérébrale était réellement nécessaire à ce genre de contrôle. Ils ont utilisé une technique pour calmer temporairement l'activité des neurones dans le cortex préfrontal dorsomédian. Lorsqu'ils ont fait cela, les rats ont perdu leur capacité à ajuster leur comportement en fonction des sons. Même lorsqu'ils entendaient le son qui promettait de la nourriture à chaque fois, ils continuaient à appuyer sur le levier autant qu'ils le faisaient lorsque le son promettait de la nourriture seulement parfois. Ils ne pouvaient plus utiliser la prédiction d'une récompense imminente pour s'empêcher de travailler. Curieusement, les rats se déplaçaient toujours vers la coupelle de nourriture lorsqu'ils entendaient les sons, montant qu'ils pouvaient toujours reconnaître les signaux et s'approcher de l'objectif, mais qu'ils avaient perdu la capacité spécifique de stopper l'action d'appuyer sur le levier.
Ces résultats suggèrent que le cortex préfrontal dorsomédian agit comme un régulateur, utilisant des prédictions sur l'avenir pour décider de la vigueur avec laquelle un animal doit poursuivre une récompense. Il ne se contente pas d'activer ou de désactiver la motivation ; il affine le comportement, indiquant à l'animal quand continuer à travailler et quand s'arrêter et attendre. Lorsque cette région ne fonctionne pas correctement, l'animal ne peut pas adapter ses actions à la valeur changeante de la récompense, ce qui conduit à une poursuite rigide et souvent inefficace des objectifs. Ce mécanisme aide à expliquer comment le cerveau équilibre l'élan de rechercher des récompenses avec la nécessité d'agir efficacement, et il pointe vers une voie neuronale spécifique qui, si elle est perturbée, pourrait contribuer à un comportement impulsif dans des situations plus complexes.
Noyé(e) sous les articles dans votre domaine ?
Recevez des digests quotidiens des articles les plus récents correspondant à vos mots-clés de recherche — avec des résumés techniques, dans votre langue.