Environmental volatility amplifies Pavlovian control in decision-making

Chaque jour, nos cerveaux agissent comme des calculateurs constants, pesant les résultats probables de nos actions pour décider de ce qu'il faut faire ensuite. Si vous appuyez sur un bouton et obtenez une friandise, vous apprenez à appuyer de nouveau dessus ; si vous appuyez et n'obtenez rien, vous arrêtez. C'est ainsi que nous naviguons dans un monde où la cause et l'effet sont généralement stables. Mais le monde réel est rarement aussi stable. Parfois, les règles changent sans prévenir. Un chemin qui menait à la sécurité hier pourrait mener au danger aujourd'hui. Lorsque l'environnement devient imprévisible, le cerveau est confronté à un problème difficile : l'information sur laquelle il s'appuie pour faire des choix intelligents devient bruyante et peu fiable. Dans ces moments de grande incertitude, notre esprit doit décider s'il continue d'essayer de comprendre les nouvelles règles ou s'il revient à un système plus ancien et plus simple qui réagit automatiquement aux signaux de l'environnement.

Cette question de savoir comment nous basculons entre le calcul minutieux et la réaction automatique est au cœur d'une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Bologne et du Conseil national de la recherche d'Italie. Ils ont voulu comprendre ce qui se passe lorsque le monde devient chaotique. Plus précisément, ils ont cherché à savoir si un environnement instable et imprévisible nous rend plus enclins à ignorer nos propres calculs pour suivre plutôt l'attrait de indices familiers. Imaginez une personne marchant dans une forêt où les balises du sentier ne cessent de bouger ; elle finirait par arrêter d'essayer de lire la carte et se contenterait de suivre l'odeur d'une fleur qui mène habituellement à l'eau, même si la carte indique que l'eau se trouve ailleurs. Les chercheurs ont voulu voir si ce type de basculement se produit dans le cerveau humain lorsque l'environnement est volatil, et si ce changement modifie la nature même de nos prises de décision.

Pour trouver la réponse, l'équipe a conçu un jeu informatique qui imitait une machine à sous. Dans la première partie de l'expérience, cinquante volontaires en bonne santé ont appris à jouer à ce jeu dans deux conditions différentes. Dans la condition de « faible volatilité », la machine était prévisible : un levier donnait une récompense la plupart du temps, et l'autre donnait une récompense rarement. Les règles restaient les mêmes pendant une longue période. Dans la condition de « haute volatilité », les règles changeaient fréquemment et sans prévenir. Le levier qui était habituellement bon devenait soudainement mauvais, et le mauvais devenait bon, parfois cinq fois au cours d'une même session. Les participants devaient apprendre ces schémas changeants simplement en observant les résultats de leurs choix. Comme prévu, les gens trouvaient les règles changeantes beaucoup plus difficiles à maîtriser. Leurs choix étaient moins précis et ils semblaient plus incertains quant au levier à choisir.

Après avoir appris les règles de la machine à sous, les participants sont passés à une seconde phase où on leur montrait des images de récompenses alimentaires. Ils apprenaient que certaines images prédisaient quelle nourriture apparaîtrait. Il s'agissait d'une étape d'apprentissage passif où ils regardaient simplement les images et les résultats, sans presser de leviers. Cela créait un lien fort dans leur esprit entre une image spécifique et une nourriture spécifique. Enfin, les chercheurs ont réuni les deux parties. Les participants sont revenus à la machine à sous, mais cette fois, une image apparaissait au-dessus des leviers avant qu'ils ne fassent leur choix. L'image pouvait correspondre au levier qui était actuellement le meilleur choix, ou elle pouvait pointer vers le levier qui était actuellement le pire choix. Les chercheurs ont ensuite observé si les participants s'en tenir à la stratégie du levier qui les avait rémunérés récemment, ou s'ils seraient attirés par le levier suggéré par l'image.

Les résultats ont révélé un schéma clair et surprenant. Lorsque les participants avaient appris le jeu dans l'environnement stable à faible volatilité, les images n'avaient que très peu d'effet. Ils ignoraient principalement les images et s'en tenaient au levier qui leur donnait actuellement les meilleures récompenses. Cependant, lorsqu'ils avaient appris le jeu dans l'environnement chaotique à haute volatilité, les images prenaient le contrôle. Si une image pointait vers le levier qui était actuellement le pire choix, les participants du groupe à haute volatilité suivaient l'image beaucoup plus souvent que ceux du groupe stable. Ils abandonnaient la stratégie qui avait fonctionné pour eux par le passé et laissaient l'indice diriger leur décision. Cela se produisait même si l'image était sans rapport avec les règles actuelles de la machine. Le cerveau, submergé par les changements constants, avait transféré sa confiance de ses propres calculs vers le signal plus simple.

Les chercheurs ont également examiné la cohérence des choix des participants. Ils ont mesuré l'« entropie » des décisions, qui est une façon de décrire à quel point le comportement d'une personne varie d'un moment à l'autre. Dans le groupe à haute volatilité, lorsque l'image et le meilleur choix divergeaient, les choix des participants devenaient beaucoup plus erratiques. Ils semblaient déchirés entre les deux systèmes, oscillant entre suivre l'image et suivre les règles. Ce conflit interne créait un schéma de comportement bruyant et imprévisible. Mais l'histoire changeait dans une seconde expérience conçue pour tester ce qui se passe lorsque le feedback s'arrête. Dans cette version, les chercheurs ont supprimé le feedback de récompense pendant certaines parties du test. Sans le feedback pour mettre à jour leurs calculs, le système instrumental n'avait plus rien pour travailler. Dans cet état, les participants n'étaient pas seulement erratiques ; ils devenaient rigidement cohérents. Ils suivaient l'image à chaque fois, même quand elle les menait au mauvais choix. Le conflit avait disparu car le cerveau avait cessé de calculer et avait pleinement cédé au signal.

Ces découvertes suggèrent que la volatilité environnementale ne se contente pas d'ajouter de la confusion ou du bruit à notre comportement. Au contraire, elle modifie activement la façon dont notre cerveau évalue différents types d'informations. Lorsque le monde est stable, nous comptons sur notre capacité à apprendre de nos actions. Lorsque le monde devient imprévisible, notre cerveau semble décider que suivre chaque changement est trop coûteux et risqué. Au lieu de cela, il transfère le contrôle au système plus simple, basé sur les indices, qui réagit aux signaux de l'environnement. Ce basculement n'est pas un échec de l'apprentissage, mais une adaptation stratégique. Le cerveau réalise que dans un monde chaotique, les anciennes règles ont disparu, et la seule chose stable qui reste est le signal. Ce mécanisme aide à expliquer pourquoi les personnes dans des situations instables ou stressantes peuvent devenir plus impulsives ou guidées par des indices immédiats, un schéma observé dans des conditions comme l'addiction et les troubles compulsifs. L'étude montre que lorsque la carte change constamment, nous arrêtons de la lire et nous commençons à suivre l'odeur.