Des indices sur la façon dont le cerveau se concentre sur les objectifs à long terme

Ceux d'entre vous qui ont déjà fait un long voyage en voiture savent à quel point il est satisfaisant d'arriver à destination. Il y a toujours cet objectif à long terme qui vous pousse à terminer votre voyage. Mais qu'est-ce qui nous permet de rester concentrés?

Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) pensent que leur nouvelle étude pourrait révéler la réponse.

L'étude, publiée dans la revue La nature, suggère que le neurotransmetteur, la dopamine, joue un rôle dans la façon dont le cerveau signale la valeur des récompenses à long terme.

Les auteurs de l'étude affirment que des études antérieures ont révélé les effets de la dopamine sur les objectifs à court terme. Des études chez l'animal ont montré comment les neurones dopaminergiques présentent de brèves périodes d'activité lorsque les animaux reçoivent une récompense inattendue.

Ils ajoutent que les signaux de dopamine jouent un rôle important dans l'apprentissage par renforcement. C’est ainsi que les animaux apprennent à effectuer des actions menant à des récompenses.

Mais les chercheurs ont voulu étudier comment les animaux se concentrent sur les objectifs à long terme, comme ils le font dans la vie réelle, comme la chasse pour se nourrir.

Augmentation des niveaux de dopamine

Les chercheurs ont entraîné des rats à naviguer dans un labyrinthe vers une récompense de chocolat au lait. Le but de l'étude était de voir comment le système dopaminergique évoluait pour s'adapter à la "gratification différée".

Une série de tests à travers les labyrinthes ont été effectués, au cours desquels les rats entendaient un ton leur demandant de tourner à gauche ou à droite aux intersections.

La quantité de dopamine qui est entrée dans le striatum, une structure cérébrale importante pour l'apprentissage par renforcement, a été mesurée grâce à une technologie appelée voltampérométrie cyclique à balayage rapide (FSCV). Il s'agit d'une série de petites électrodes implantées en fibre de carbone capables de mesurer la concentration en dopamine en fonction de son empreinte électrochimique.

Les résultats de la recherche ont révélé que le taux de dopamine a augmenté régulièrement tout au long de chaque essai et a atteint son point culminant lorsque le rat a atteint le chocolat, ce qui suggère que le rat a anticipé la récompense, affirment les chercheurs.

Ils ajoutent que le signal de la dopamine ne varie pas avec la vitesse de course ou la durée de l'essai et que, comparé aux suggestions d'études antérieures, le taux de dopamine ne dépend pas de la probabilité que le rat obtienne une récompense.

La professeure Ann Graybiel, chercheuse à l'Institut McGovern de recherche sur le cerveau au MIT, a déclaré:

"Au lieu de cela, le signal de la dopamine semble refléter à quelle distance le rat est loin de son objectif. Plus il se rapproche, plus le signal devient fort."

Le professeur Graybiel ajoute que la taille du signal était également liée à la taille de la récompense. On a trouvé que plus le morceau de chocolat que recevait le rat était gros, plus le signal de dopamine était élevé.

La recherche pourrait expliquer les symptômes de la maladie de Parkinson

Les essais ont également été menés dans un labyrinthe de forme plus complexe, ce qui signifie que les rats devaient faire des tours supplémentaires et aller plus loin avant d'atteindre le chocolat.

Le professeur Graybiel dit:

"C’est comme si l’animal ajustait ses attentes, sachant qu’il devait aller plus loin.

Cela signifie que les niveaux de dopamine pourraient être utilisés pour aider un animal à faire des choix sur le chemin menant au but et à estimer la distance par rapport au but.

"Ce" système de guidage interne "pourrait également être utile pour les humains, qui doivent également faire des choix en vue d'atteindre un objectif qui peut être lointain."

Le professeur Graybiel dit qu'elle serait choquée si quelque chose de similaire ne se produisait pas dans le cerveau humain et que cela pourrait expliquer pourquoi les personnes atteintes de la maladie de Parkinson ont des difficultés à accomplir de longues tâches.

"Peut-être que c'est parce qu'ils ne peuvent pas produire ce signal de dopamine à rampe lente", dit-elle.

Les recherches futures porteront sur la manière dont le signal dopaminergique augmente dans le cerveau, explique le professeur Graybiel, car de nombreux animaux possèdent des "cellules de localisation" qui déterminent leur environnement spatial. Elle ajoute:

"Comme nos rats courent le labyrinthe à plusieurs reprises, nous soupçonnons qu'ils ont appris à associer chaque point du labyrinthe à sa distance par rapport à la récompense qu'ils ont subie lors des précédentes courses."

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