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Comment basculer un cerveau entre la pensée aléatoire et la pensée stratégique
Au campus de recherche Janelia du Howard Hughes Medical Institute, les scientifiques affirment avoir montré que le cerveau est capable de déconnecter temporairement les expériences passées des régions du cerveau qui prennent les décisions. La conséquence de cette déconnexion est que les leçons de la prise de décision sont abandonnées, conduisant à un comportement aléatoire.
Pour créer un environnement imprévisible, les chercheurs ont placé les rats dans un environnement compétitif où un ordinateur a déterminé lequel des deux trous disponibles dans l'habitat produirait un traitement sucré pour les rats.
Les chercheurs considèrent que, dans certains cas, un comportement aléatoire pourrait être préférable à une prise de décision fondée sur l’expérience. Par exemple, un animal peut avoir les meilleures chances d'éviter la prédation s'il se déplace de manière imprévisible.
Certains scientifiques se sont donc demandé si le cerveau avait une méthode intégrée pour désactiver ces expériences et produire un comportement aléatoire.
L’équipe de Janelia a décidé d’enquêter sur cette question, malgré certaines critiques d’autres chercheurs. "Ils affirment que cela est inefficace et qu’il serait en contradiction avec ce que certaines personnes appellent l’un des principes d’exploitation les plus importants du cerveau: utiliser notre expérience et nos connaissances passées pour optimiser les choix comportementaux", explique Alla Karpova.
Selon les recherches de l'équipe, Karpova a tenté de "créer un environnement qui pousserait à l'extrême la nécessité de créer une variabilité comportementale et une imprévisibilité".
Pour créer cet environnement, les chercheurs ont placé les rats dans un environnement compétitif où un ordinateur a déterminé lequel des deux trous disponibles dans l'habitat produirait un traitement sucré pour les rats.
De plus, l'ordinateur était capable d'analyser le comportement des rats, de prédire leurs comportements futurs et ensuite de modifier ses actions en conséquence. Une variable de "sophistication" dans le logiciel de l'ordinateur était contrôlée par les chercheurs.
Karpova explique:
"Nous pensions que si nous avions des concurrents très sophistiqués, les animaux seraient finalement incapables de savoir comment les surpasser, et seraient obligés d'abandonner ou de basculer dans ce mode [aléatoire], si un tel mode existe."
La prévision de l'équipe était correcte. Lorsque l'ordinateur fonctionnait avec un faible niveau de sophistication, les rats faisaient des choix stratégiques en fonction des résultats des essais précédents.
Mais lorsque les chercheurs ont augmenté les capacités de sophistication de la machine, lui permettant de faire des prédictions fortes, les rats ont ignoré les expériences passées et - dans leur recherche du prix sucré - ont fait des sélections apparemment aléatoires.
Le cortex cingulaire antérieur - foyer de notre «modèle interne» du monde
La prochaine étape pour les chercheurs était d'étudier exactement comment le cerveau du rat initie ce comportement aléatoire. L’équipe s’est demandé si le cortex cingulaire antérieur du cerveau pourrait être responsable - comme c’est cette région du cerveau où le «modèle interne» de notre monde est probablement codé.
En manipulant une hormone de stress - la norépinéphrine - dans le cortex cingulaire antérieur des animaux, les chercheurs ont constaté qu'ils pouvaient en effet changer le comportement des rats entre les modes aléatoire et stratégique.
Lorsque l'hormone était augmentée, le comportement aléatoire était activé et lorsque l'hormone était supprimée, les rats entraient en mode aléatoire.
Cependant, Karpova et ses collègues ont remarqué que certains rats continuaient à se comporter de manière aléatoire, même s’ils ne présentaient aucun avantage stratégique:
"Si tout ce qu’ils ont expérimenté est ce concurrent très sophistiqué pour plusieurs sessions qui contrecarrent leurs tentatives de contre-prédiction stratégique basée sur des modèles, ils entrent dans ce [mode aléatoire], et ils peuvent y rester longtemps après ce concurrent est parti. "
Karpova suggère que ce comportement est une sorte d '"impuissance acquise", similaire à la diminution de la prise de décision après une expérience dans laquelle une personne est incapable de contrôler son environnement.
En supprimant la libération de norépinéphrine dans le cortex cingulaire antérieur, l’équipe a réussi à libérer les rats de ce comportement "bloqué". "Nous pensons que cela pourrait éclairer ce qui a mal tourné dans des conditions telles que l'impuissance acquise, et peut-être comment nous pouvons aider à les soulager", a déclaré Karpova.
Maintenant que les chercheurs - qui publient leurs résultats dans la revue Cellule - ont identifié un mécanisme qui fait basculer le cerveau entre les comportements aléatoires et stratégiques, ils souhaitent explorer la façon dont ces comportements sont contrôlés dans des contextes plus quotidiens.
"Nous essayons normalement d'utiliser toutes nos connaissances pour penser de manière stratégique, mais parfois nous avons encore besoin d'explorer", suggère Karpova.
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