Fondements neurobiologiques de l'anticipation des récompenses et de l'évaluation des résultats dans le trouble du jeu (2014)

• ¹Clinique de recherche sur les troubles du jeu, Hôpital universitaire d'Aarhus, Aarhus, Danemark; Centre de neurosciences intégralement fonctionnelles, Université d’Aarhus, Aarhus, Danemark; Division de la toxicomanie, Cambridge Health Alliance Cambridge, MA, États-Unis; Département de psychiatrie, faculté de médecine de Harvard, université de Harvard, Cambridge, MA, États-Unis.

Le trouble du jeu se caractérise par un comportement de jeu inadapté persistant et récurrent, qui entraîne une déficience ou une détresse cliniquement significative. Le trouble est associé à des dysfonctionnements du système dopaminergique. Les codes du système dopaminergique récompensent l'anticipation et l'évaluation des résultats. L'anticipation de la récompense fait référence à l'activation dopaminergique avant la récompense, tandis que l'évaluation des résultats fait référence à l'activation dopaminergique après la récompense. Cet article passe en revue les preuves de dysfonctionnements dopaminergiques dans l'anticipation des récompenses et l'évaluation des résultats dans les troubles du jeu à partir de deux points de vue: un modèle de prédiction de récompense et une erreur de prédiction de récompense par Wolfram Schultz et al. et un modèle de «vouloir» et de «aimer» par Terry E. Robinson et Kent C. Berridge. Les deux modèles offrent des informations importantes sur l'étude des dysfonctionnements dopaminergiques dans la dépendance, et des implications pour l'étude des dysfonctionnements dopaminergiques dans les troubles du jeu sont suggérées.

Prédiction de récompense et erreur de prédiction de récompense

La prévision de récompense se réfère à l'anticipation de la récompense, tandis que l'erreur de prédiction de récompense se rapporte à l'évaluation du résultat. La prévision de récompense et l'erreur de prévision de récompense sont associées à l'apprentissage des propriétés de récompense des stimuli. Selon Wolfram Schultz (2006), la prédiction de récompense et l'erreur de prédiction de récompense dérivent de Kamin règle de blocage (Kamin, 1969), ce qui suggère qu'une récompense entièrement prédite ne contribue pas à l'apprentissage. Un stimulus entièrement prévisible ne contient aucune nouvelle information et le taux d'erreur de prédiction de récompense est donc nul. Rescola et Wagner ont décrit la soi-disant Règle d'apprentissage Rescola-Wagner (Rescola et Wagner, 1972), qui indique que l’apprentissage ralentit progressivement à mesure que le renforçateur devient plus prédit.

Dans des conditions de résultats binaires aléatoires, par exemple, récompense vs non-récompense, la valeur attendue (EV) est la valeur moyenne que l'on peut attendre d'un stimulus donné, fonction linéaire de la probabilité de récompense. En revanche, incertitudes, qui peut être défini comme la variance (σ²) d’une distribution de probabilité (Schultz et al., 2008), est l’écart quadratique moyen par rapport à l’EV, qui est une fonction inverse en forme de U. Le codage de l’EV et de l’incertitude par la dopamine dans le cerveau moyen et le striatum suit des fonctions linéaires et quadratiques de prévision de la récompense similaires à leurs expressions mathématiques (Fiorillo et al., 2003; Preuschoff et al., 2006; Schultz, 2006). Le système dopaminergique code également les écarts de résultat par rapport à la prévision de récompense, c’est-à-dire l’erreur de prévision de récompense: «… les neurones dopaminergiques émettent un signal positif (activation) lorsqu'un événement appétitif est meilleur que prévu, aucun signal (aucun changement d'activité) lorsqu'un signal appétitif n'est généré. l’événement se produit comme prévu et un signal négatif (activité réduite) lorsqu’un événement d’appétit est pire que prévu… [et] les neurones dopaminergiques montrent un codage bidirectionnel des erreurs de prédiction de récompense, selon l’équation Réponse de la dopamine = récompense survenue - récompense prévue "(Schultz, 2006, pp. 99 – 100).

Fiorillo et al. (2003) a étudié l’activation de la dopamine dans la prévision de la récompense et l’erreur de prédiction de la récompense par rapport au VE et à l’incertitude (c.-à-d. la variance des résultats). Dans l'étude, deux singes ont été exposés à des stimuli avec des probabilités de récompense variables (P = 0, P = 0.25, P = 0.5, P = 0.75 et P = 1.0). Le taux de léchage anticipé et l'activation de neurones dopaminergiques dans le mésencéphale ventral (zone A8, A9 et A10) ont été enregistrés. Le codage dopaminergique de la prévision de récompense a été mesuré comme phasique signal immédiatement après la présentation du stimulus, tandis que le codage de l'erreur de prédiction de récompense était mesuré comme un signal de phase immédiatement après le résultat du stimulus (récompense ou pas de récompense). Le codage dopaminergique de l’incertitude a été mesuré sous forme de toit signal de la présentation du stimulus au résultat.

Les auteurs ont rapporté trois résultats principaux. Premièrement, les probabilités de récompense des stimuli étaient corrélées au taux de léchage anticipé et à la réponse phasique anticipée à la dopamine. Ceci suggère que la probabilité de récompense a renforcé l'activation dopaminergique et la réponse comportementale. Deuxièmement, la réponse soutenue de la dopamine vis-à-vis de l’incertitude suivait les propriétés de la variance, c’est-à-dire qu’elle était la plus grande vis-à-vis des stimuli avec% de probabilité de récompense 50 (P = 0.5), plus petit vers les stimuli avec P = 0.75 et P = 0.25, et le plus petit vers les stimuli avec P = 1.0 et P = 0.0. Troisièmement, les stimuli récompensés avec une probabilité de récompense plus faible avaient une réponse dopaminergique phasique plus grande après la récompense, ce qui suggère un signal d'erreur de prédiction de récompense plus grand; Les stimuli récompensés avec une probabilité de récompense plus élevée avaient une réponse dopamine phasique plus faible après la récompense, ce qui suggère un signal d'erreur de prédiction de récompense plus petit.

Les études neurobiologiques sur le jeu chez l'homme corroborent l'évidence de la prédiction de la récompense et de l'erreur de prédiction de la récompense. Abler et al. (2006) a utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour étudier la prévision de la récompense et une erreur de prédiction de la récompense dans une tâche incitative dans laquelle cinq chiffres étaient associés aux probabilités de récompense différentes (P = 0.0, P = 0.25, P = 0.50, P = 0.75, et P = 1.0). Les résultats ont montré une activation anticipative significative du taux d'oxygène dans le sang (BOLD) dans le NAcc, proportionnelle à la probabilité de récompense. En outre, il existait une interaction significative entre le résultat et l'activation BOLD dans le NAcc, l'activation de BOLD étant plus élevée lorsque les stimuli de faible probabilité étaient récompensés et moins forte lorsque les stimuli de forte probabilité étaient récompensés.

Preuschoff et al. (2006) a utilisé une tâche de devinette de carte pour étudier la relation entre le risque et l’incertitude par rapport à la récompense escomptée. La tâche consistait en des cartes 10 allant de 1 à 10, où deux cartes étaient tirées successivement. Avant le tirage de la deuxième carte, les participants devaient deviner si la première carte serait plus haute ou plus basse que la deuxième. Les résultats ont montré que la probabilité de récompense était associée de manière linéaire à l'activation immédiate de BOLD: une probabilité de récompense plus élevée était associée à un signal BOLD anticipé supérieur, et une probabilité de récompense plus faible était associée à un signal BOLD immédiat anticipé plus faible. En revanche, l’incertitude montrait une relation inverse en forme de U avec une activation tardive de BOLD: les signaux BOLD anticipés les plus élevés étaient observés autour de l’incertitude maximale (P = 0.5) et les signaux BOLD anticipés les plus faibles ont été observés autour de la certitude maximale (P = 1.0 et P = 0.0).

Des études neurobiologiques appuient la notion de dysfonctionnement dopaminergique de l'anticipation de la récompense dans les troubles du jeu. van Holst et al. (2012) ont comparé des patients 15 atteints de trouble du jeu avec des contrôles sains 16 dans le cadre d’une étude IRMf explorant l’anticipation des récompenses dans le cadre d’une tâche de devinette de carte. Les personnes souffrant de troubles du jeu ont présenté une augmentation significative de l’activation de BOLD dans le striatum ventral bilatéral et dans le cortex orbitofrontal gauche vers le VE lié au gain. Cela suggère une activation BOLD accrue en vue d'une anticipation de la récompense. Aucune différence d'activation BOLD n'a été trouvée pour l'évaluation des résultats. Linnet et al. (2012) ont comparé des patients 18 souffrant de trouble du jeu et des témoins sains 16 dans une étude de tomographie par émission de positrons (TEP) utilisant l’Iowa Gambling Task (IGT). La libération de dopamine dans le striatum des patients souffrant de troubles du jeu a montré une courbe en U inversée significative avec la probabilité d'une performance IGT avantageuse. Personnes souffrant de trouble du jeu avec une incertitude maximale quant à l'issue du traitement (P = 0.5) avait une libération de dopamine plus importante que celle des individus présentant une performance IGT proche de certains gains (P = 1.0) ou certaines pertes (P = 0.0). Ceci est cohérent avec la notion de codage dopaminergique de l’incertitude. Aucune interaction n'a été trouvée entre la libération de dopamine et l'incertitude chez les sujets témoins sains, ce qui pourrait suggérer un renforcement plus fort du comportement de jeu chez les personnes souffrant de troubles du jeu. Par conséquent, dans les troubles du jeu, l’anticipation dopaminergique de la récompense et de l’incertitude peut représenter une anticipation dysfonctionnelle, ce qui renforce le comportement de jeu malgré les pertes.

Dans l’évaluation des résultats, les preuves suggèrent une réponse dopaminergique émoussée chez les personnes souffrant de troubles du jeu. Reuter et al. (2005) a comparé les patients 12 souffrant de trouble du jeu avec les contrôles sains 12 lors d’une tâche de devinettes de cartes. Les personnes souffrant de troubles du jeu ont montré une réponse BOLD significativement plus faible dans le striatum ventral au gain par rapport aux témoins sains. En outre, les patients souffrant de troubles du jeu ont montré une corrélation négative significative entre l'activation de BOLD et la gravité des symptômes de jeu, ce qui suggère une évaluation des résultats émoussée dans les troubles du jeu.

Une des limites du modèle d’erreur de prédiction de récompense et d’erreur de prédiction de récompense est qu’il ne s’agit pas d’une théorie de la dépendance ou du trouble du jeu, en soi. En d’autres termes, si l’activation dopaminergique accrue vers l’incertitude pourrait constituer un mécanisme central dans le renforcement du comportement de jeu, elle n’explique pas pourquoi certaines personnes développent une dépendance au jeu, d’autres pas. En revanche, le modèle de sensibilisation par incitation suggère qu'un comportement addictif est associé à une combinaison de renforcement dopaminergique et de modifications du système dopaminergique (sensibilisation) consécutive à une exposition répétée au médicament.

Modèle d'incitation-sensibilisation de «vouloir» et de «aimer»

Terry E. Robinson et Kent C. Berridge (Robinson et Berridge, 1993, 2000, 2003, 2008; Berridge et Aldridge, 2008; Berridge et al., 2009) ont proposé un incitation-sensibilisation modèle qui distingue le plaisir («aimer») de la motivation («vouloir») dans la dépendance. «Vouloir» est associé à l’anticipation de la récompense, tandis que «aimer» est associé à l’évaluation des résultats.

Le modèle de sensibilisation par incitation se concentre sur le système dopaminergique en tant que base neurobiologique de base de la dépendance. Le striatum ventral et son composant principal, le NAcc, sont associés à la dépendance. Les modifications du système dopaminergique associées à l'exposition à la drogue rendent les circuits cérébraux hypersensibles ou «sensibilisés» aux drogues ou aux signaux de drogue. Une sensibilisation à la suite d'une exposition répétée à un médicament peut également se produire au niveau de l'activité psychomotrice ou locomotrice. La sensibilisation est liée à la saillance incitative accrue, processus cognitif associé aux comportements de recherche et de consommation de drogues. La saillance incitative («vouloir») fait référence à un état de motivation, qui peut être conscient ou inconscient, orienté vers un objectif ou non, et agréable ou non:

«Les guillemets autour du terme« vouloir »servent de mise en garde pour reconnaître que la saillance incitative signifie quelque chose de différent du sens ordinaire du mot« vouloir ». D'une part, «vouloir» dans le sens de la saillance incitative n'a pas besoin d'un objectif conscient ou d'un objectif déclaratif…. La saillance incitative est séparable des croyances et des objectifs déclaratifs constituant les aspects cognitifs du «vouloir» (Berridge et Aldridge, 2008, pp. 8 – 9).

La saillance incitative («vouloir») augmente après une exposition répétée à des drogues et à des signaux de drogue, tandis que le plaisir («aimer») reste le même ou diminue avec le temps. Le modèle de «vouloir» et de «vouloir» incitant à la sensibilisation offre une explication du paradoxe apparent selon lequel les personnes ayant un trouble de consommation de substances psychoactives ont un désir accru de consommer des drogues bien qu'elles éprouvent moins de plaisir à les prendre. Des «points chauds» d’incitation ont été identifiés dans le NAcc: l’activation dans la coquille médiane du NAcc est clairement associée au «goût», alors que l’activation dans le NAcc (en particulier autour du pallidum ventral) est associée au «vouloir» (Berridge et al., 2009).

La sensibilisation par incitation définit la relation entre la visibilité de l'incitation et la sensibilisation. La visibilité incitative doit être associée à la sensibilisation pour tenir compte du comportement provoquant une dépendance: une augmentation de la liaison à la dopamine ne définit pas la sensibilisation à une incitation, mais une augmentation de la liaison à la dopamine par rapport à des signaux de drogue particuliers; l'activité locomotrice n'indique pas une sensibilisation incitative, mais courir pour se procurer des médicaments, oui. La préoccupation psychomotrice n'indique pas une sensibilisation incitative, mais une obsession de la consommation de drogues. Par conséquent, un simple renforcement du comportement est insuffisant pour rendre compte d'un comportement provoquant une dépendance.

«L'idée centrale est que les drogues entraînant une dépendance modifient durablement les systèmes cérébraux associés au CNSM qui assurent la médiation d'une fonction de motivation incitative de base, l'attribution de la saillance incitative. En conséquence, ces circuits neuronaux peuvent devenir durablement hypersensibles (ou «sensibilisés») à des effets médicamenteux spécifiques et aux stimuli associés au médicament (via l'activation d'associations SS). Le changement cérébral induit par le médicament est appelé sensibilisation neuronale. Nous avons proposé que cela conduise psychologiquement à attribuer de manière excessive la saillance incitative aux représentations liées à la drogue, provoquant un "désir" pathologique de se droguer "(Robinson et Berridge, 1997). 2003, p. 36).

Berridge et Aldridge (2008) donne un exemple de l’approche de sensibilisation par incitation à la recherche sur la toxicomanie. Dans cette approche, les animaux sont entraînés dans deux conditions: premièrement, ils sont conditionnés à travailler (appuyer sur un levier) pour obtenir des récompenses (par exemple, des pastilles alimentaires) et doivent continuer à travailler pour gagner des récompenses. Dans une session d’entraînement séparée, les animaux reçoivent des récompenses sans avoir à travailler pour eux, chaque récompense étant associée à une tonalité auditive pour 10 – 30, qui est le stimulus conditionné (CS +). Après l’entraînement, les animaux sont testés selon un paradigme d’extinction dans lequel le «désir» est mesuré en nombre de pressions sur le levier que l’animal est prêt à exécuter sans recevoir de récompense. Puisque les animaux ne reçoivent aucune récompense, le «vouloir» n'est pas confondu par la consommation de récompense. La clé du paradigme consiste à tester les changements de comportement lorsque le stimulus auditif conditionné est introduit au cours de différents états induits par la drogue. Dans une série d’études, Wyvell et Berridge (2000, 2001) ont montré que les rats ayant reçu des microinjections d’amphétamine dans la coquille de NCCR avaient significativement plus de pressions au levier lorsque le stimulus auditif conditionné était introduit par rapport aux rats ayant reçu des microinjections de solution saline. Dans une expérience connexe, Wyvell et Berridge (2000, 2001) ont constaté que les mesures de goût (réaction faciale à recevoir une récompense en sucre) ne différaient pas selon que les animaux recevaient une micro-injection de solution saline ou d'amphétamine. Ces résultats suggèrent que l’amphétamine est associée à un «désir» accru, mais pas à un plaisir accru («aimer») de recevoir la récompense.

Les suggestions du modèle de sensibilisation par incitation d'une augmentation du «désir» et d'une diminution du «goût» de la dépendance vont dans le sens des conclusions de la littérature sur les troubles du jeu, selon lesquelles l'activation de la dopamine est augmentée pour obtenir une récompense anticipée (Fiorillo et al., 1991). 2003; Abler et al., 2006; Preuschoff et al., 2006; Linnet et al., 2011, 2012) et l’activation de la dopamine émoussée jusqu’au résultat de la récompense (Reuter et al., 2005). Ces résultats suggèrent que les dysfonctionnements dopaminergiques vers prévu les récompenses, plutôt que les récompenses réelles, renforcent le comportement de jeu parmi les personnes souffrant de troubles du jeu. La sensibilisation du système dopaminergique aux récompenses anticipées plutôt qu'aux récompenses encourues peut expliquer pourquoi les personnes souffrant de troubles du jeu continuent à jouer malgré les pertes et peuvent jouer un rôle central dans la formation de perceptions erronées sur la probabilité de gagner du jeu (Benhsain et al., 2004).

L'une des limites du modèle de sensibilisation par incitation est que les personnes ayant un trouble de consommation de substances ont une plus faible libération de dopamine et une disponibilité moindre des récepteurs de la dopamine malgré une sensibilisation accrue à l'incitation:

«Cependant, il faut reconnaître que la littérature actuelle contient des résultats contradictoires concernant les modifications de la dopamine cérébrale chez les toxicomanes. Par exemple, il a été rapporté que les toxicomanes désintoxiqués à la cocaïne présentent en réalité une diminution de la libération évoquée de dopamine plutôt que l'augmentation sensibilisée décrite ci-dessus…. Une autre découverte chez l'homme qui semble aller à l'encontre de la sensibilisation est que les toxicomanes à la cocaïne auraient de faibles niveaux de récepteurs striataux D2 de la dopamine, même après une longue abstinence…. Ceci suggère un état hypodopaminergique plutôt qu'un état sensibilisé "(Robinson et Berridge, 2004). 2008, p. 3140).

Des potentiels de liaison plus faibles sont rapportés dans les troubles liés aux substances, mais il n’existe aucune preuve de la diminution de ces potentiels dans les publications sur les troubles du jeu (Linnet, 2013). Par conséquent, le trouble du jeu peut servir de trouble «modèle» pour le modèle de sensibilisation par incitation, le jeu n'étant pas confondu par l'ingestion de substances exogènes.

Implications de l'anticipation des récompenses et de l'évaluation des résultats dans le trouble du jeu

Les modèles de Schultz et al. et Robinson et Berridge fournissent des informations importantes sur l’étude sur les troubles du jeu. Le modèle d’erreur de prédiction de récompense et d’erreur de prédiction de récompense de Schultz et al. offre une explication du renforcement comportemental de l’anticipation des récompenses dans la dépendance, tandis que le modèle de sensibilisation par incitation de Robinson et Berridge explique les mécanismes du «vouloir» et du «goût» dans la dépendance. Dans le même temps, le trouble du jeu peut servir de trouble «modèle» pour aborder certains aspects des deux modèles.

Premièrement, les niveaux plus faibles de potentiel de liaison signalés dans les troubles liés aux substances ne se retrouvent pas dans les troubles liés au jeu (Linnet et al., 2010, 2011,b, 2012; Clark et al., 2012; Boileau et al., 2013). Cela pourrait suggérer que la sensibilisation par incitation peut se produire indépendamment de la liaison de base à la dopamine à l'appui du modèle de sensibilisation par incitation.

Deuxièmement, alors que les études de Fiorillo et al. (2003) et Preuschoff et al. (2006) soutiennent la notion d’activation anticipée prolongée de la dopamine par la prévision de l’incertitude; des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si ce mécanisme est associé ou non à des dysfonctionnements dopaminergiques dans les troubles du jeu.

Troisièmement, la littérature sur les troubles du jeu suggère une activation cérébrale accrue pour anticiper les récompenses et une activation émoussée pour évaluer les résultats. Ceci est cohérent avec la suggestion du modèle de sensibilisation aux incitations selon laquelle il faut «vouloir plus» mais moins «aimer» dans la dépendance et à la notion d'activation anticipée prolongée de la dopamine dans la prévision des récompenses. Un dysfonctionnement dopaminergique dans l’anticipation des récompenses pourrait constituer un mécanisme commun de dépendance, car il se produit en l’absence de récompense. Par conséquent, l’anticipation des récompenses peut avoir une fonction similaire (dys), qu’il s’agisse de nourriture, de drogue ou de jeu. Des études complémentaires devraient porter sur l’anticipation des récompenses et l’évaluation des résultats dans les troubles du jeu.

Déclaration de conflit d'intérêts

L'auteur déclare que la recherche a été réalisée en l'absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d'intérêts potentiel.

Remerciements

Bibliographie