La neuroscience de décider: devrais-je rester ou devrais-je aller?
Une équipe internationale de chercheurs a identifié le rôle spécifique que jouent cinq sous-zones du cortex préfrontal (PFC) dans la prise de décisions réactives et proactives pour arrêter, démarrer ou se préparer à une action particulière. Les résultats de février 2017 ont été publiés cette semaine dans la revue Current Biology .
Cette étude pionnière sur la façon dont les sous-régions du comportement du cortex préfrontal a été conduite par Stefanie Hardung et menée avec des collègues de l'Université de Fribourg en Allemagne.
En tant que région cérébrale bien connue dans les lobes frontaux du cortex cérébral, le CFP a longtemps été considéré comme le siège du libre arbitre, la volition humaine et le foyer neurobiologique des fonctions exécutives, y compris la planification et l'exécution des mouvements volontaires.
Des recherches antérieures ont montré que les projections synaptiques du cortex préfrontal vers d'autres régions du cerveau permettent au PFC de prendre des décisions conscientes via le contrôle moteur et les mouvements physiques. Cependant, jusqu'à présent, le rôle spécifique que jouent les différentes sous-régions au sein du CPF dans ce processus décisionnel reste un mystère.
La nouvelle recherche de Stefanie Hardung et al. sur la fonction des sous-zones au sein du PFC fait partie d'une tendance croissante dans les neurosciences pour déconstruire les grandes régions du cerveau en les décomposant en plus petites "microzones." Repérer la fonction des sous-zones spécifiques dans les grandes régions du cerveau ouvre la porte des traitements centrés sur le laser et la thérapie pour divers troubles psychologiques.
Les sous-zones du cortex préfrontal conduisent le processus de prise de décision pour «rester» ou «partir»
Dans son hymne de 1982, «Je devrais rester ou devrais-je aller», The Clash pose une question simple qui nécessite une prise de décision et un contrôle moteur subséquent basé sur une inhibition ou une excitation neuronale similaire à celle observée chez les rats de laboratoire utilisés pour l'expérience neuroscientifique récente de Hardung. .
Dans cette chanson classique, le chanteur de The Clash, Joe Strummer, articule le processus de prise de décision qui sous-tend l'analyse coûts-avantages de peser le pour et le contre d'un comportement motorisé ultérieur ou son absence. Strummer chante: "Si je vais, il y aura des problèmes. Et si je reste, ce sera double. Alors viens et laisse moi savoir. Cette indécision m'embête. »(Joe Ely réitère le sentiment de chaque verset en espagnol,« Tengo frío por los ojos, moi debo ir o quedarme ».)
Jusqu'à présent, les mécanismes neuronaux et les sous-zones du cortex préfrontal qui influencent la décision de «rester» ou de «disparaître» sont restés inaccessibles aux neuroscientifiques. Cependant, la nouvelle étude allemande a utilisé des rats transgéniques bien entraînés et de l'optogénétique pour identifier des sous-zones spécifiques au sein du PFC qui régulent les comportements contrôlés moteurs réactifs et proactifs.
L'utilisation de techniques optogénétiques de pointe a permis à Hardung et ses collègues de désactiver les cellules cérébrales génétiquement modifiées dans les sous-zones du PFC avec des éclairs de lumière alors que les rats conditionnés effectuaient des comportements proactifs ou réactifs. En activant et désactivant systématiquement les sous-zones du PFC, les neuroscientifiques ont pu tester l'influence spécifique de chacune des cinq sous-zones sur le processus de prise de décision des rats de laboratoire.
Optogénétique est un moyen non invasif pour activer et désactiver les zones du cerveau
Optogénétique permet aux chercheurs de comparer les résultats comportementaux d'un cerveau fonctionnant pleinement (qui fonctionne sans zones désactivées) à un cerveau qui a une sous-zone spécifique désactivée. Cette technologie révolutionnaire permet aux neuroscientifiques de déconstruire des régions cérébrales monolithiques en microzones et de déterminer la fonction spécifique d'une sous-zone dans un cadre plus large.
Dans le résumé de cette étude, les chercheurs expliquent pourquoi il est important d'identifier le rôle des sous-zones dans le cortex préfrontal:
"En attribuant des rôles définis aux sections PFC de rongeurs, cette étude contribue à une meilleure compréhension de l'hétérogénéité fonctionnelle de cette zone cérébrale et peut donc guider des études médicalement pertinentes de troubles du contrôle des impulsions associés aux PFC dans ce modèle animal pour les troubles neuraux."
Comme on pouvait s'y attendre, la désactivation de sous-régions spécifiques du PFC a considérablement modifié le comportement et les performances des rats de laboratoire. Les chercheurs ont constaté que si (ou pas) le cerveau répondait à un stimulus externe dépendait de manière significative de l'équilibre entre les sous-zones dans le PFC qui sont entraînés par des signaux d'excitation et d'inhibition.
Plus spécifiquement, les chercheurs ont découvert que la désactivation de sous-régions situées dans le cortex infralimbique (IL) ou le cortex orbitofrontal (OFC) dans tout le cortex préfrontal empêchait un rat de laboratoire de réagir à des signaux externes et d'arrêter un comportement conditionné. Inversement, dans ce tiraillement se déroulant dans le PFC, la désactivation du cortex prélimique (PL) a provoqué une réaction prématurée chez les rats de laboratoire pour commencer à effectuer un comportement conditionné.
Notamment, lorsque toutes les sous-zones du PFC ont été activées et intactes, l'activité neuronale dans le cortex prélimique a arrêté les réactions et les comportements prématurés chez la majorité des rats de laboratoire. Dans une déclaration résumant la recherche, Stefanie Hardung a déclaré:
"Nous pourrions comparer ces régions du cortex préfrontal avec un feu de circulation. Les sous-zones spécifiques du PFC sont responsables de l'inhibition, tandis que d'autres s'occupent de la préparation du mouvement et de l'excitation. L'arrêt réactif fait référence à une situation dans laquelle l'animal s'arrête en réaction à un signal externe. D'autre part, l'arrêt proactif se développe en fonction des objectifs internes du sujet. "
Les chercheurs sont optimistes que leurs résultats de recherche pourraient éventuellement conduire à de nouvelles approches et des traitements pour les troubles du contrôle des impulsions tels que le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) ou les troubles obsessionnels compulsifs (TOC).
Restez à l'écoute pour de futures études qui s'appuieront sur cette découverte révolutionnaire de l'Université de Fribourg et approfondir notre compréhension de la manière dont les différentes sous-zones du cortex préfrontal fonctionnent de concert avec d'autres régions du cerveau.
