La dopamine maintient le cerveau motivé pour poursuivre un objectif lointain
Par Lisa Franchi en août 07, 2013
Des chercheurs du Michigan Institute of Technology ont constaté que le neurotransmetteur dopamine joue un rôle important en aidant le cerveau à rester concentré sur ses objectifs à long terme. Leurs découvertes pourraient également aider à expliquer pourquoi les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, dans laquelle la signalisation de la dopamine est altérée, ont souvent du mal à maintenir la motivation nécessaire pour effectuer de longues tâches.
Des études antérieures ont associé la dopamine à la récompense, suggérant que les neurones de la dopamine présentent une activité intense lorsque les animaux reçoivent une récompense inattendue. Ces résultats étaient importants pour l'apprentissage par renforcement - le processus par lequel un animal apprend à exécuter une tâche ou une action qui mène à une récompense. Cependant, dans la plupart des études, la récompense est donnée presque immédiatement. Mais ce n'est pas ce qui se passe dans la vie réelle, en particulier chez l'homme. Dans la plupart des cas, les personnes doivent travailler dur et attendre un certain temps pour obtenir leur récompense (par exemple, les employés doivent attendre patiemment pendant quelques semaines avant de recevoir leur salaire).
Le cerveau sur les objectifs à long terme
L'équipe du MIT, dirigée par la professeure Ann Graybiel, a décidé d'étudier les modifications du système dopaminergique lorsque la récompense ou la gratification est retardée. Pour leur étude, les chercheurs ont formé des souris de laboratoire à naviguer dans un labyrinthe pour obtenir une récompense. Lors de chaque essai, les sujets entendaient une tonalité leur demandant de naviguer à gauche ou à droite pour trouver une récompense au lait au chocolat.
Graybiel et ses collègues ont voulu mesurer la quantité de dopamine libérée dans le striatum, la partie du cerveau impliquée dans l'apprentissage par renforcement. Pour ce faire, ils ont fait équipe avec Paul Phillips de l'Université de Washington, qui a développé une technologie appelée voltamétrie cyclique à balayage rapide (FSCV). Le dispositif utilise de minuscules électrodes implantées en fibre de carbone pour mesurer en permanence la concentration de dopamine sur la base de son empreinte électrochimique.
Mark Howe, co-auteur de l'étude et ancien étudiant de Graybiel qui est maintenant post-doctorant au département de neurobiologie de l'Université Northwestern, a déclaré avoir utilisé la méthode FSCV pour pouvoir mesurer la quantité de dopamine libérée sur quatre sites différents. dans le cerveau simultanément, alors que les animaux voyagent à travers le labyrinthe. «Chaque sonde mesure la concentration de dopamine extracellulaire dans un petit volume de tissu cérébral et reflète probablement l'activité de milliers de terminaisons nerveuses.» il a dit.
Les chercheurs s'attendaient à voir des impulsions de dopamine à différents moments de l'essai, mais ils ont été surpris de constater que cette quantité augmentait régulièrement à mesure que les rats se rapprochaient de leur objectif. Et malgré la variation de leur comportement, les signaux de la dopamine sont restés les mêmes. De plus, cela ne dépendait pas de la probabilité d'obtenir une récompense, comme le suggéraient des études antérieures.
«Au lieu de cela, le signal de dopamine semble refléter la distance entre le rat et son objectif», a expliqué le professeur Graybiel. «Plus il se rapproche, plus le signal devient fort.»
Ils ont également constaté que la taille du signal était liée à la taille de la récompense attendue. Lorsque les rats ont été entraînés à prévoir une plus grande quantité de lait au chocolat, leurs signaux de dopamine ont augmenté plus rapidement jusqu'à une concentration finale plus élevée.
Même travail pour les humains
«Je serais choqué si quelque chose de similaire ne se produisait pas dans notre propre cerveau.» dit Graybiel. Dans le cas de la maladie de Parkinson, par exemple, dans laquelle la signalisation de la dopamine dans le cerveau est altérée, les patients ont du mal à maintenir leur motivation pour terminer une longue tâche. Le chercheur principal suggère que c'est probablement parce que ces personnes ne peuvent pas produire ce signal de dopamine à montée lente.
Leur travail a été publié dans la revue Nature.
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