L'implication du striatum dans la prise de décision (2016)

Langue : Anglais | Espagnol | Français

Julie Goulet-Kennedy, BSc

Julie Goulet-Kennedy, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canada;

Sara Labbe, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canada;

Shirley Fecteau, PhD*

Shirley Fecteau, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canada;

Abstract

La prise de décision a été largement étudiée dans le contexte de l’économie et du point de vue du groupe, mais on en sait encore peu sur la prise de décision individuelle. Nous discutons ici des différents processus cognitifs impliqués dans la prise de décision et de ses substrats neuronaux associés. Les conducteurs présumés dans la prise de décision semblent être le cortex préfrontal et le striatum. Des capacités de décision altérées dans diverses populations cliniques ont été associées à une activité dans le cortex préfrontal et dans le striatum. Nous soulignons l’importance de renforcer le degré d’intégration des substrats cognitifs et neuraux afin de mieux comprendre les compétences en matière de prise de décision. En termes de paradigmes cognitifs, il est nécessaire d'améliorer la valeur écologique des tâches expérimentales qui évaluent la prise de décision dans différents contextes et avec des avantages; cela aiderait à traduire les connaissances acquises en laboratoire en avantages réels. En termes de substrats neuronaux, l’utilisation de techniques de neuroimagerie aide à caractériser les réseaux de neurones associés à la prise de décision; plus récemment, les moyens de moduler l'activité cérébrale, tels que dans le cortex préfrontal et les régions connectées (par exemple, le striatum), avec une stimulation cérébrale non invasive, ont également jeté une lumière sur les substrats neuronaux et cognitifs de la prise de décision. Ensemble, ces approches cognitives et neurales pourraient être utiles aux patients dont les aptitudes à la décision sont altérées. La motivation derrière cette ligne de travail est que les capacités de prise de décision sont à la base d'aspects importants du bien-être, de la santé, de la sécurité et des choix financiers et sociaux dans notre vie quotidienne.

Mots clés: prise de décision, impulsivité, jeu pathologique, cortex préfrontal, recherche de récompense, la prise de risque, schizophrénie, striatum, trouble lié à l'utilisation de substances

Introduction

Nous sommes constamment confrontés à des décisions dans notre vie quotidienne: «Quelles céréales pour le petit-déjeuner?» «Devrais-je faire de l'exercice? Oui, mais quel exercice? Le football ou le yoga? “” Dois-je prendre des vacances? Peut-être après cette date limite de subvention. "" Devrais-je boire un autre verre de whisky pour me calmer? Une autre tasse de café pour me réveiller? «Les décisions sont motivées par des facteurs externes (par exemple, la taille et le retard des récompenses / pertes potentielles) et des facteurs internes (par exemple, les comportements à réflexion contrôlée et les réflexions automatiques automatiques), ainsi que des influences génétiques (par exemple, les systèmes de dopamine préfrontaux) ou psychopathologie.

Une mauvaise prise de décision chez les individus peut être due à une analyse inadéquate des choix ou à une approche trop risquée (ou trop prudente) et peut avoir des conséquences néfastes sur la santé, la sécurité et le bien-être financier. Une meilleure compréhension des compétences décisionnelles, intactes ou altérées, est cruciale. Ceci peut être illustré par l'exemple du tabagisme. Considérez l'impact de comprendre pourquoi une personne n'a jamais fumé de cigarette, alors qu'une autre en a fumé une ou deux puis s'est arrêtée, ou une autre a fumé pendant un certain temps puis s'est arrêtée, et encore une autre qui continue de fumer et subit ensuite les conséquences du cerveau les changements de plasticité qui sous-tendent par la suite ce qui se transforme en comportement psychologique et physique dommageable des troubles liés à l'usage de substances. Ceci n'est qu'un exemple, mais une logique similaire peut être appliquée à la dépendance comportementale (par exemple, le jeu pathologique): pourquoi une personne continue de prendre des risques au jeu jusqu'à ce que son bien-être soit en jeu. Un autre exemple est la raison pour laquelle une personne souffrant de dépression ou ayant subi un AVC se conforme aux changements de style de vie recommandés et / ou aux conseils médicaux (p. Ex., Faire de l'exercice, réduire sa consommation d'alcool, manger sainement, participer à des activités sociales), par rapport à une autre se conformer même si la santé et la vie de cette personne sont en jeu. Il existe donc un large éventail de maladies dans lesquelles des changements de comportement et de mode de vie à long terme sont nécessaires, nécessitant des compétences décisionnelles.

Le but de cet article est de discuter des compétences en prise de décision et de leurs substrats neuronaux associés. Nous soulignons le rôle influent du cortex préfrontal et du striatum dans de telles compétences. Nous examinons également les processus cognitifs et motivationnels impliqués dans la prise de décision dont on sait qu'ils sont altérés dans diverses populations cliniques, en particulier les troubles liés à l'utilisation de substances, la dépendance au comportement et la schizophrénie. Nous soulignons la nécessité de caractériser davantage ces processus cognitifs et ces substrats neuronaux afin de promouvoir le développement de stratégies thérapeutiques. En effet, les approches peuvent cibler les deux cerveau et comportement afin d’éloigner les patients d’une trajectoire mésadaptée et vers un mode de vie plus sain.

Processus de prise de décision et rôle du striatum

La prise de décision a été étudiée principalement dans le contexte de l’économie et du marketing et dans une perspective de groupe. L'émergence récente de la neuroéconomie et du neuromarketing a ouvert des domaines de recherche sur la manière dont le cerveau humain prend, par exemple, des décisions financières. Bien entendu, les décisions que nous prenons ont également un impact significatif sur notre santé mentale et physique et peuvent être étudiées à l'aide de tâches expérimentales et de techniques de neuroimagerie.

Prendre des décisions implique plusieurs processus cognitifs et motivationnels, tels que l'attention, la recherche de récompense, l'impulsivité et la prise de risques. Ces processus peuvent être considérés comme faisant partie de deux systèmes qui interagissent lors de la prise de décision: il y a le système émotionnel «chaud» qui valorise les récompenses immédiates et le système rationnel «cool» qui valorise les récompenses immédiates et différées.. La prise de décision peut donc être définie comme un processus cognitif et émotionnel multicomposant desservi par un circuit neuronal à plusieurs niveaux dynamique recevant et projetant des signaux amodaux, et régulant et réévaluant en permanence les informations en retour auto et autres. Ces circuits intègrent et synchronisent les informations au sein des réseaux corticaux et sous-corticaux, le cortex préfrontal et le striatum servant de conducteurs putatifs (voir, par exemple, les références). ------).

Dans ce cadre, la caractérisation et la promotion de la prise de décision peuvent renforcer le degré d'intégration aux niveaux cognitif et neuronal, en tenant compte de facteurs externes (par exemple, l'environnement social). Par exemple, les stratégies favorisant une prise de décision positive consistent à identifier des moyens de rééquilibrer les avantages des options saines et malsaines en renforçant le contrôle frontal inhibiteur et cognitif chez les personnes souhaitant atteindre leurs objectifs en matière de changement de mode de vie (par exemple, faire de l'exercice, arrêter ou réduire fumer, jouer ou boire; manger sainement) mais ont échoué à plusieurs reprises. Cependant, le défi consiste à identifier le meilleur moyen de guider les comportements adaptatifs et la plasticité du cerveau afin de promouvoir les fonctions sous-jacentes à la prise de décision sur une base individualisée pouvant générer des bénéfices réels.

Afin de guider de tels comportements d'adaptation, le réseau de neurones doit être bien décrit. Comme mentionné ci-dessus, les compétences décisionnelles impliquent plusieurs processus cognitifs et motivationnels, impliquant un réseau neuronal complexe. Cependant, il existe certains acteurs clés, notamment le cortex préfrontal et le striatum. Tle cortex préfrontal et le striatum sont fortement interconnectés et souvent coactiver pendant les processus de motivation., Des parties distinctes du striatum ventral et dorsal ont été associées à des processus décisionnels différents chez des adultes en bonne santé..- De plus, les récompenses ont une influence sur la prise de décision et semblent activer particulièrement le striatum. Fait intéressant, avoir des choix semble être intrinsèquement gratifiant. Des études ont montré que faire des choix et avoir des choix (par exemple, la perception du contrôle) sont une récompense et suscitent une activité dans le striatum. Par exemple, une plus grande activité dans le striatum a été trouvée chez les sujets qui ont obtenu des récompenses en choisissant parmi plusieurs options par rapport aux sujets qui ont obtenu les mêmes récompenses sans choix; lde même chez les sujets qui ont reçu des récompenses fournies par l’instrument par rapport à ceux qui ont reçu des récompenses passivesy.,

Lorsque les compétences décisionnelles sont altérées

La prise de décision peut être affectée par des comportements mésadaptés et / ou des réseaux de neurones mésadaptés. Les comportements liés à la prise de décision (p. Ex. Accepter une première ou une autre cigarette) et les fonctions cognitives (p. Ex. Recherche de récompense, impulsivité, maîtrise de soi, prise de risque, attention) peuvent être associés à des symptômes (p. Ex. Envie ) de certaines conditions médicales (p. ex., troubles liés au tabagisme). Une prise de décision altérée a été rapportée dans divers troubles, notamment les troubles liés à l'utilisation de substances, les dépendances comportementales et la schizophrénie. (Tableau I).

TABLEAU I.  

Comportements et activité striatale liés aux troubles liés à l'utilisation de substances, à la dépendance comportementale et à la schizophrénie, par rapport aux sujets en bonne santé. BART, tâche de risque analogue au ballon; DDT, tâche d'escompte de délai; DS, striatum dorsal; IGT, Iowa Gambling Task; L, à gauche; ...

Troubles liés à l'utilisation de substances

Des études ont maintes fois rapporté que les patients souffrant de troubles liés à la consommation de substances psychoactives différaient des sujets en bonne santé en matière de prise de décision. Ces différences de comportement ont été associées à des schémas d'activité différents dans diverses régions du cerveau, mais surtout dans le striatum ventral. Les utilisateurs de méthamphétamine font preuve d'une prise de décision risquée,, qui a été associé au cortex préfrontal et au striatum. Par exemple, les utilisateurs de méthamphétamine prenaient plus de risques dans la tâche de risque analogue au ballon et affichaient une activité plus importante dans le striatum ventral et une activité plus faible dans le cortex préfrontal dorsolatéral droit par rapport aux témoins en bonne santé. L'anticipation de la récompense monétaire a également suscité une activité dans le striatum ventral chez les patients présentant des troubles de la cocaïne et chez les gros consommateurs de cannabis Les patients atteints de troubles liés à l'usage du tabac montrent également une impulsivité et une prise de décision risquée., Comme mentionné ci-dessus, les récompenses semblent avoir une influence sur l'activité striatale, ce qui a également été observé chez les patients présentant des troubles liés à l'utilisation de substances.- Par exemple, l'activité striatale en réponse à une récompense monétaire a diminué chez les fumeurs anticipant le tabagisme. Plus récemment, Wilson et ses collègues ont étudié la perception individuelle de la récompense et son lien avec le striatum chez les fumeurs privés de nicotine. Ils ont observé que les fumeurs qui affichaient la plus faible activité dans le striatum ventral lors de récompenses monétaires étaient moins enclins à s'abstenir de fumer pour se renforcer. De même, les patients présentant des troubles liés à l’alcool font preuve d’une prise de décision risquée. ce qui semble impliquer une activité striatale. Par exemple, les patients présentant des troubles liés à l’alcool étaient plus impulsifs et affiché une activité plus faible dans le striatum ventral lors de l'anticipation de la récompense monétaire., Des résultats similaires ont été observés chez des sujets en bonne santé exposés à l'alcool. Gilman et ses collègues ont constaté que la perfusion d'alcool provoquait une activité dans le striatum lorsque des buveurs sociaux en bonne santé faisaient des choix risqués plutôt que des choix plus sûrs. Fait intéressant, les quatre études rapportant une impulsivité supérieure chez les patients présentant des troubles liés à l'utilisation de substances que chez les témoins sains ont montré une activité réduite dans le striatum ventral, ,,, alors que les deux études n'observant aucune différence d'impulsivité entre les groupes ont indiqué une activité accrue dans le striatum ventral, (Tableau I).

Addiction comportementale

La prise de décision à risque est considérée comme un phénotype comportemental caractéristique du jeu pathologique, qui implique une activité striatale. Une prise de décision anormale et une activité associée dans le striatum chez les patients présentant un jeu pathologique semblent similaires à celles observées chez les patients présentant des troubles liés à l'utilisation de substances. Par exemple, l'activité dans le striatum ventral pendant l'anticipation de la récompense était inversement corrélée au niveau d'impulsivité chez les patients présentant des troubles liés à la consommation d'alcool ainsi que chez les patients présentant un jeu pathologique. ,, Cela n’est peut-être pas surprenant, car les deux diagnostics partagent les mêmes symptômes: ces patients continuent à adopter un comportement entraînant des récompenses mésaptives, malgré les conséquences négatives, la tolérance et le sevrage.

Schizophrénie

Certaines données suggèrent que les patients atteints de schizophrénie présentent un déficit de prise de décision, tel qu'évalué avec l'Iowa Gambling Task. Ils semblent également être plus impulsifs que les contrôles sains dans la tâche d’actualisation différée. et prendre des décisions hâtives dans la tâche Perles., En outre, il a été rapporté que les décisions précipitées chez les patients atteints de schizophrénie sont associées à une activité réduite dans le striatum ventral droit lors de la prise de décision finale. Les parents au premier degré font également preuve de décisions hâtives anormales, alors que les individus présentant un état mental à risque ne semblent pas afficher de décisions hâtives anormales, mais montrent une activité réduite dans le striatum ventral droit lors de la prise de décisions finales par rapport aux sujets en bonne santé.

Autre

D’autres populations cliniques font preuve d’une prise de décision risquée, notamment celles qui présentent des troubles de la personnalité limites,- thésaurisation compulsive, et des lésions acquises dans le cortex préfrontal.- L'implication du striatum associé à une prise de décision à risque n'a pas encore été étudiée dans ces populations. Les patients atteints de la maladie de Parkinson associée à des troubles du contrôle des impulsions présentent également des risques liés à la prise de décision. Par exemple, ces patients prenaient plus de risques dans la tâche de risque analogue au ballon, ce qui était associé à une activité plus faible dans le striatum ventral que chez les patients atteints de la maladie de Parkinson sans trouble du contrôle de l'impulsion.

Certaines populations montrent une prise de décision anormalement prudente, y compris des individus souffrant de dépression majeure,- troubles d'anxiété généralisés, et les personnes en bonne santé présentant une anxiété élevée. Les patients présentant une lésion cérébrale traumatique semblent également afficher une prise de risque anormalement prudente, comme le montre par exemple la tâche de risque du ballon analogique. Encore une fois, des investigations supplémentaires sont nécessaires pour mieux décrire les capacités de prise de décision altérées et intactes et les substrats neuronaux associés dans ces populations.

Indépendamment du fait que de mauvaises capacités de prise de décision soient une cause ou une conséquence de certains troubles, les moyens de promouvoir et de réhabiliter la prise de décision individuelle en fonction de son objectif (par exemple, arrêter de fumer) auraient un impact médical, social et économique considérable.

Perspectives futures: comment pouvons-nous promouvoir les compétences décisionnelles?

Un objectif ultime des travaux futurs est de caractériser, promouvoir et éventuellement rectifier la trajectoire développementale de la prise de décision sur une base individuelle afin d'améliorer la santé et le bien-être des patients. L'un des défis consiste à intégrer diverses disciplines, car la prise de décision se situe à l'intersection de la médecine, des sciences humaines, des neurosciences, de l'économie et du marketing. En outre, afin de promouvoir certains comportements (par exemple, rejeter des offres de cigarettes), nous avons besoin de moyens d’améliorer les fonctions cognitives striatum). Ces changements peuvent en fin de compte se traduire par des avantages cliniques (par exemple, réduire ou arrêter de fumer). Nous devons donc développer de meilleurs paradigmes et approches cognitifs qui moduleront l'activité préfrontale et striatale dans d'autres régions et réseaux.

Approches visant à promouvoir les fonctions cognitives impliquées dans la prise de décision

Un aspect important consiste à adapter les connaissances de la prise de décision en laboratoire aux situations du monde réel. En effet, les expériences doivent aller au-delà des expériences de laboratoire contrôlées dans des situations réelles pour traduire les résultats de base en avantages réels. Un aspect crucial, mais souvent négligé, lors de la mesure des réponses du cerveau humain aux émotions, à l'impulsivité, aux désirs, etc. (processus impliqués dans la prise de décision) est la validité écologique. La prise de décision, par exemple accepter ou refuser une offre de cigarette, fonctionne probablement différemment dans la vie réelle que dans un laboratoire. Il existe des paradigmes bien établis pour la prise de décision, qui peut être adapté pour inclure diverses récompenses du monde réel. Par exemple, Takahashi a étudié les pulsions d’intérêt personnel avec le jeu Ultimatum, offrant des récompenses en argent et en cigarettes aux patients souffrant de troubles liés au tabagisme et aux personnes en bonne santé. Les patients atteints de troubles liés à l'usage du tabac ont rejeté la plupart des offres d'argent injustes (tout comme les personnes en bonne santé), mais ils ont accepté les offres de cigarettes injustes. Les paradigmes devraient également inclure les influences potentielles de l'environnement et du réseau social (par exemple, la pression des pairs pour fumer). Le domaine émergent de la réalité virtuelle immersive contribuera probablement à une meilleure caractérisation des comportements et des fonctions cognitives dans diverses populations cliniques, y compris celles présentant des troubles liés à l'utilisation de substances,, dépendance au comportement, et la schizophrénie. Nous avons besoin de paradigmes complexes imitant des situations de la vie réelle, mais également de paradigmes capables de disséquer et d'isoler les divers processus impliqués dans la prise de décision, des processus attentionnels à la motivation, à l'évaluation, à la sélection et à l'anticipation. La caractérisation des processus cognitifs dans la prise de décision présente un intérêt clinique. Par exemple, les résultats en matière de tabagisme ont été prédits par des signaux de motivation, et remise des récompenses différées. Il a été rapporté que les patients souffrant de troubles liés à l'usage du tabac et présentant une réduction importante des récompenses monétaires étaient moins susceptibles de maintenir leur abstinence tabagique au cours d'une thérapie cognitivo-comportementale de la semaine 28.,

Approches pour promouvoir l'activité cérébrale impliquée dans la prise de décision

Il existe des moyens de moduler l'activité cérébrale, y compris des méthodes comportementales (par exemple, le neurofeedback) et, plus récemment, des techniques de stimulation cérébrale non invasive. La stimulation cérébrale non invasive, telle que la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (SMTr) et la stimulation transcrânienne à courant continu (TDCS), peut moduler des fonctions cognitives humaines in vivo. La SMTr est une technique qui permet la modulation non invasive de l'activité cérébrale par l'application de champs magnétiques répétés et relativement focaux. Le tDCS induit des déplacements d'excitabilité qui sont probablement dus à une dépolarisation de la membrane neuronale inférieure au seuil, provoquée par des altérations des protéines transmembranaires et des modifications de la concentration en ions hydrogène liées à l'électrolyse. La SMTr et le tDCS peuvent induire des modifications inhibitrices et / ou excitatrices des neurones qui peuvent durer plus longtemps que la période de stimulation, en fonction des paramètres de stimulation. En bref, ces techniques de stimulation cérébrale non invasive peuvent moduler la fonction d’un réseau cérébral; ainsi, les effets sur les circuits cérébraux sont responsables des résultats comportementaux observés par la suite. Ces techniques de stimulation cérébrale non invasive ont modulé les fonctions cognitives impliquées dans la prise de décision, y compris la recherche de récompense,, prise de risque,, impulsivité,, et traitement attentionnel des saillants et des informations émotionnelles., Ils peuvent avoir le potentiel de promouvoir les compétences de prise de décision dans les populations cliniques. Certaines études de validation de concept ont modulé les processus de prise de décision chez les patients, tels que ceux présentant des troubles liés à l'utilisation de substances,- jeu pathologique, et les troubles obsessionnels compulsifs. Par exemple, Hayashi et ses collègues ont étudié les effets de la SMTr appliquée sur le cortex préfrontal dorsolatéral gauche chez des patients atteints de troubles liés à l'usage du tabac. Ils ont constaté que le besoin impérieux de tabac et l'impulsivité pour les récompenses monétaires avaient été supprimés, tel que mesuré par la tâche d'escompte. Dans une autre étude, les effets du tDCS sur le cortex préfrontal dorsolatéral ont été testés chez des patients atteints de troubles du tabagisme qui souhaitaient arrêter de fumer. Le nombre de cigarettes fumées et les processus décisionnels ont été étudiés. Aptitudes à la décision pour prendre des impulsions d’intérêt personnel et prendre des risques en utilisant le jeu Ultimatum et la tâche de risque, respectivement, avec des récompenses en argent et en cigarettes, ont été mesurés. Les principales conclusions comprennent une diminution du nombre de cigarettes fumées et une augmentation des taux de rejet des offres de cigarettes, mais pas des offres monétaires, dans Ultimatum Game, suggérant que les effets du TDCS pourraient être sensibles aux récompenses. Aucun changement significatif n'a été trouvé dans la tâche de risque en ce qui concerne l'une ou l'autre récompense.

La plupart des protocoles utilisant la SMTr et le tDCS ciblaient le cortex préfrontal dorsolatéral. En raison de l'anatomie du cerveau, le striatum ne peut pas être ciblé directement avec des approches non invasives. Cependant, comme le cortex préfrontal et le striatum sont fortement interconnectés, il a été supposé que le ciblage du cortex préfrontal avec une stimulation cérébrale non invasive pourrait moduler l'activité striatale. En effet, cibler le cortex préfrontal dorsolatéral avec la SMTr induit une libération de dopamine dans le noyau caudé, ainsi que dans le cortex cingulaire antérieur et orbitofrontal. Dans une étude récente, nous avons appliqué le tDCS sur le cortex préfrontal dorsolatéral d'adultes en bonne santé au cours de la spectroscopie à résonance magnétique. Nous avons constaté que, par rapport à la stimulation factice, la stimulation active augmentait l'aspartate de N-acétyle dans le cortex préfrontal et le glutamate et la glutamine dans le striatum. Il serait intéressant de vérifier si la stimulation cérébrale non invasive peut réduire les déficits en compétences décisionnelles en modulant l'activité du cortex préfrontal et du striatum chez les patients dont la prise de décision est altérée, car il a été démontré que l'activité striatale a un impact clinique. Par exemple, l’activité dans le striatum ventral prédit les résultats du traitement et la consommation de substances chez les patients présentant des troubles de l’utilisation du cannabis, troubles de la consommation de cocaïne, et troubles liés à l'utilisation de la méthamphétamine. De plus, l'activité dans le striatum ventral provoquée par une tâche de jeu de cartes avec récompense et punition pécuniaires a été corrélée à la gravité du jeu chez les patients présentant un jeu pathologique.

Conclusions

Ensemble, ces stratégies devraient aider à caractériser l'architecture cognitive et neuronale impliquée dans les décisions. Nous devons explorer des moyens d'améliorer la validité écologique de nos paradigmes décisionnels afin de faciliter la transition des laboratoires vers des situations réelles. En outre, comme pour toutes les autres fonctions cognitives et neurales, les capacités de prise de décision se développent et évoluent tout au long de la vie, ce qui devrait être pris en compte dans les études futures. Par exemple, l'activité dans le striatum dorsal a été provoquée lors de récompenses immédiates et différées chez les individus âgés, mais non plus jeunes et en bonne santé. Cela contribuera également au développement de méthodes de prévention et abordera des questions ambitieuses, telles que Pourquoi certaines personnes, et pas d'autres, mangent-elles sainement, boivent-elles avec modération et font-elles de l'exercice?

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