Circuit cérébral qui contrôle les décisions induisant une forte anxiété identifiée
Date :
28 mai 2015
La source:
Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Résumé :
Certaines décisions suscitent beaucoup plus d'anxiété que d'autres. Parmi les plus anxiogènes, il y a celles qui impliquent des options comportant à la fois des éléments positifs et négatifs, comme choisir d'accepter un emploi mieux rémunéré dans une ville loin de la famille et des amis, plutôt que de rester sur place avec moins de salaire.
Certaines décisions suscitent beaucoup plus d'anxiété que d'autres. Parmi les plus anxiogènes, il y a celles qui impliquent des options comportant à la fois des éléments positifs et négatifs, comme choisir d'accepter un emploi mieux rémunéré dans une ville loin de la famille et des amis, plutôt que de rester sur place avec moins de salaire.
Les chercheurs du MIT ont maintenant identifié un circuit neuronal qui semble sous-tendre la prise de décision dans ce type de situation, connu sous le nom de conflit d'approche-évitement. Les résultats pourraient aider les chercheurs à découvrir de nouvelles façons de traiter les troubles psychiatriques qui présentent une prise de décision altérée, tels que la dépression, la schizophrénie et le trouble de la personnalité limite.
«Afin de créer un traitement pour ces types de troubles, nous devons comprendre comment le processus décisionnel fonctionne», déclare Alexander Friedman, chercheur au McGovern Institute for Brain Research du MIT et auteur principal d'un article décrivant le conclusions du numéro du 28 mai de Cellule.
Friedman et ses collègues ont également démontré la première étape vers le développement de thérapies possibles pour ces troubles: en manipulant ce circuit chez les rongeurs, ils ont été en mesure de transformer une préférence pour des choix à faible risque et moins rentables en une préférence pour des gains plus importants malgré leurs coûts plus élevés.
L'auteur principal de l'article est Ann Graybiel, professeur au MIT Institute et membre du McGovern Institute. Les autres auteurs sont Daigo Homma postdoctorant, les chercheurs scientifiques Leif Gibb et Ken-ichi Amemori, les étudiants de premier cycle Samuel Rubin et Adam Hood et l'assistant technique Michael Riad.
Faire des choix difficiles
La nouvelle étude est née d'un effort pour comprendre le rôle des striosomes - des grappes de cellules distribuées à travers le striatum, une grande région cérébrale impliquée dans la coordination du mouvement et des émotions et impliquée dans certains troubles humains. Graybiel a découvert les striosomes il y a de nombreuses années, mais leur fonction était restée mystérieuse, en partie parce qu'ils sont si petits et si profonds dans le cerveau qu'il est difficile de les imager avec l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).
Des études antérieures du laboratoire de Graybiel ont identifié des régions du cortex préfrontal du cerveau qui se projettent vers les striosomes. Ces régions ont été impliquées dans le traitement des émotions, les chercheurs ont donc soupçonné que ce circuit pourrait également être lié à l'émotion.
Pour tester cette idée, les chercheurs ont étudié des souris alors qu'elles exécutaient cinq types différents de tâches comportementales, y compris un scénario d'évitement d'approche. Dans cette situation, les rats qui dirigeaient un labyrinthe devaient choisir entre une option comprenant du chocolat fort, qu'ils aiment, et une lumière vive, ce qu'ils n'aiment pas, et une option avec une lumière plus faible mais un chocolat plus faible.
Lorsque les humains sont obligés de prendre ce genre de décisions coûts-avantages, ils éprouvent généralement de l'anxiété, ce qui influence les choix qu'ils font. «Ce type de tâche est potentiellement très pertinent pour les troubles anxieux», dit Gibb. «Si nous pouvions en savoir plus sur ces circuits, nous pourrions peut-être aider les personnes atteintes de ces troubles.»
Les chercheurs ont également testé des rats dans quatre autres scénarios dans lesquels les choix étaient plus faciles et moins anxieux.
«En comparant les performances dans ces cinq tâches, nous pourrions comparer la prise de décision coût-bénéfice par rapport à d'autres types de prise de décision, ce qui nous permet de conclure que la prise de décision coût-bénéfice est unique», déclare Friedman.
En utilisant l'optogénétique, qui leur a permis d'activer ou de désactiver l'entrée corticale des striosomes en éclairant les cellules corticales, les chercheurs ont découvert que le circuit reliant le cortex aux striosomes joue un rôle causal en influençant les décisions dans la tâche d'évitement d'approche, mais pas du tout dans les autres types de prise de décision.
Lorsque les chercheurs ont coupé l'entrée aux striosomes du cortex, ils ont découvert que les rats ont commencé à choisir l'option à haut risque et à haute récompense jusqu'à 20% plus souvent qu'ils ne l'avaient choisie auparavant. Si les chercheurs ont stimulé l'entrée dans les striosomes, les rats ont commencé à choisir moins souvent l'option coûteuse et hautement rémunératrice.
Paul Glimcher, professeur de physiologie et de neurosciences à l'Université de New York, décrit l'étude comme un «chef-d'œuvre» et se dit particulièrement impressionné par l'utilisation d'une nouvelle technologie, l'optogénétique, pour résoudre un mystère de longue date. L'étude ouvre également la possibilité d'étudier la fonction du striosome dans d'autres types de prise de décision, ajoute-t-il.
"Cela brise le puzzle de 20 ans que [Graybiel] a écrit - que font les striosomes?" dit Glimcher, qui ne faisait pas partie de l'équipe de recherche. «Dans 10 ans, nous aurons une image beaucoup plus complète, dont cet article est la pierre angulaire. Elle a démontré que nous pouvons répondre à cette question et y a répondu dans un domaine. De nombreux laboratoires vont maintenant prendre cela en charge et le résoudre dans d'autres domaines. »
Gardien émotionnel
Les résultats suggèrent que le striatum, et les striosomes en particulier, peuvent agir comme un gardien qui absorbe les informations sensorielles et émotionnelles provenant du cortex et les intègre pour produire une décision sur la façon de réagir, disent les chercheurs.
Ce circuit de gardien semble également inclure une partie du mésencéphale appelée substantia nigra, qui contient des cellules contenant de la dopamine qui jouent un rôle important dans la motivation et le mouvement. Les chercheurs pensent que lorsqu'elles sont activées par l'apport des striosomes, ces cellules de substance noire produisent un effet à long terme sur les attitudes décisionnelles d'un animal ou d'un patient humain.
«Nous aimerions tellement trouver un moyen d'utiliser ces résultats pour soulager le trouble anxieux et d'autres troubles dans lesquels l'humeur et les émotions sont affectées», dit Graybiel. «Ce genre de travail a une réelle priorité.»
En plus de rechercher d'éventuels traitements contre les troubles anxieux, les chercheurs tentent désormais de mieux comprendre le rôle des cellules de substance noire contenant de la dopamine dans ce circuit, qui joue un rôle critique dans la maladie de Parkinson et peut également être impliquée dans des troubles associés.
La recherche a été financée par le National Institute of Mental Health, la Fondation CHDI, la Defense Advanced Research Projects Agency, le US Army Research Office, la Bachmann-Strauss Dystonia and Parkinson Foundation et la William N. and Bernice E. Bumpus Foundation.
Source de l'histoire:
L’histoire ci-dessus est basée sur matières premières. fourni par Massachusetts Institute of Technology (MIT). L'article original a été écrit par Anne Trafton. Remarque: les matériaux peuvent être modifiés pour le contenu et la longueur.
Référence du journal:
- Alexander Friedman, Daigo Homma, Leif G. Gibb, Ken-Ichi Amemori, Samuel J. Rubin, Adam S. Hood, Michael H. Riad, Ann M. Graybiel. Un chemin corticostriatal ciblant les striosomes contrôle la prise de décision en cas de conflit. Cellule, 2015 DOI: 10.1016 / j.cell.2015.04.049
Processus de prise de décision: l'optogénétique découvre le réseau cérébral impliqué dans les choix émotionnels
28 mai 2015 12:13 Par Susan Scutti
Lors des conflits d'approche-évitement, notre cerveau accède à un réseau spécialisé impliquant les striosomes pour nous aider à prendre des décisions difficiles et émotionnelles. Photo gracieuseté de Shutterstock.
Vous avez besoin de plus d'argent, donc vous voulez un emploi bien rémunéré, mais vous savez que cela signifierait beaucoup de travail acharné et probablement aussi des soirées et des week-ends tardifs. Chaque fois qu'un objectif est à la fois désirable et désagréable, nous vivons un conflit psychologique appelé évitement d'approche. Pendant ces conflits, notre cerveau accède à un réseau spécialisé qui nous aide à prendre des décisions difficiles et émotionnelles, par exemple Neuroscientifiques du MIT. Ce circuit neuronal commence et se termine par des striosomes.
Que sont exactement les striosomes? Ces grappes de cellules sont distribuées à travers le striatum - une grande région cérébrale sous le cortex cérébral qui est impliquée dans la coordination de nos mouvements à nos motivations. Pourtant, les striosomes sont si petits et se trouvent si profondément à l'intérieur du cerveau que les chercheurs ont du mal à les imager avec une IRMf. Pour cette raison, ils restent un territoire inconnu du cerveau.
Des études antérieures du laboratoire du Dr Ann Graybiel, professeur au MIT et membre de l'Institut McGovern pour la recherche sur le cerveau, ont identifié des régions du cortex préfrontal du cerveau qui se projettent vers les striosomes. Parce que ces régions aidaient à traiter les émotions, les chercheurs soupçonnaient que tout le circuit cérébral pouvait être lié d'une manière ou d'une autre à l'émotion. Surtout, chez les singes, les décisions prises lors de conflits d'approche-évitement activent sélectivement un sous-ensemble de neurones dans une région préfrontale médiale qui semble correspondre à la zone humaine ciblant les striosomes.
Souhaitant mieux comprendre ce circuit et sa fonction, l'équipe du MIT a conçu une série d'expériences.
Découvrir le cerveau
Les chercheurs ont étudié les rats alors qu'ils exécutaient cinq types différents de tâches comportementales. Les choix des rongeurs étaient relativement simples dans quatre des contextes, mais dans un, les chercheurs ont construit un scénario d'évitement d'approche plus complexe. Au cours de cette tâche de labyrinthe, les rats ont dû '; '; ; entre deux options: une qui comprenait du chocolat fort (qu'ils aiment) et une lumière vive (qu'ils n'aiment pas) et une autre option avec une lumière plus faible mais un chocolat plus faible.
Si nous, les humains, devions affronter un évitement d'approche choix, nous serions très probablement anxieux, ce qui influencerait notre «analyse coûts-avantages» et, en fin de compte, influencerait notre décision.
En observant la réponse des rats, les chercheurs ont ajouté une autre dimension à ces cinq tâches révélatrices. Au cours de certains passages du labyrinthe, les scientifiques ont activé et désactivé l'entrée corticale des striosomes des rats en faisant briller la lumière directement sur les cellules corticales - une méthode de neuromodulation connue sous le nom de optogénétique.
En éclairant les rats ' processus décisionnels, les chercheurs ont découvert que le circuit reliant le cortex aux striosomes jouait un rôle lors de la tâche d'évitement d'approche, mais dans les quatre autres tâches, les striosomes n'ont pas du tout influencé le processus de prise de décision.
Ces résultats suggèrent que le striatum (et les striosomes en particulier) peut agir comme un gardien mental, disent les chercheurs. Les striosomes absorbent les informations sensorielles et émotionnelles provenant du cortex puis les intègrent pour produire une décision.
Ce même circuit semble inclure la substantia nigra, une région du mésencéphale qui a des cellules contenant de la dopamine. Lorsqu'elles sont activées par les striosomes, les chercheurs pensent que ces cellules de substance noire produisent un effet à long terme sur attitudes décisionnelles.
En fin de compte, cette recherche suggère de nouvelles possibilités pour soulager uninquiétude et d'autres troubles de l'humeur ou émotionnels. En comprenant mieux le rôle des cellules de substance noire contenant de la dopamine, le gang du MIT pense pouvoir également apprendre à soulager les symptômes de Maladie de Parkinson et les troubles associés.
Source: Friedman A, Homma D, Gibb LG et al. Un chemin corticostriatal ciblant les striosomes contrôle la prise de décision en cas de conflit. Cellule. 2015.
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