ScienceDaily (novembre 29, 2011) - Plus vous avez de matière grise dans la partie de la prise de décision et du traitement de la pensée de votre cerveau, meilleure est votre capacité à évaluer les récompenses et les conséquences. Cela peut sembler une conclusion évidente, mais une nouvelle étude menée au Brookhaven National Laboratory du département américain de l'énergie est la première à montrer ce lien entre la structure et la fonction chez les personnes en bonne santé - et l'altération de la structure et de la fonction chez les personnes dépendantes à la cocaïne. .
"Cette étude documente pour la première fois l'importance de récompenser le traitement de l'intégrité structurelle de la matière grise dans les parties du cortex préfrontal du cerveau qui sont impliquées dans la fonction exécutive d'ordre supérieur, y compris la maîtrise de soi et la prise de décision", a déclaré Muhammad Parvaz, boursier postdoctoral au Brookhaven Lab et co-auteur principal de l'article.
«Des études antérieures menées à Brookhaven et ailleurs ont exploré l'intégrité structurelle du cortex préfrontal dans la toxicomanie et les composants fonctionnels du traitement des récompenses, mais ces études ont été menées séparément», a déclaré Parvaz. «Nous voulions savoir si la fonction spécifique du traitement des récompenses pouvait être« mappée »sur la structure cérébrale sous-jacente - si et comment ces deux éléments sont liés», a-t-il ajouté.
Des différences de volume de matière grise - la quantité de matière cérébrale constituée de corps de cellules nerveuses, par opposition aux axones de la «substance blanche» qui forment les connexions entre les cellules - ont été observées dans une gamme de maladies neuropsychiatriques par rapport aux états sains, a expliqué Anna Konova, l'autre co-auteur principal de l'article. «Nous voulions en savoir plus sur la signification fonctionnelle de ces différences chez les personnes en bonne santé et chez les toxicomanes», a-t-elle déclaré.
Pour explorer cette relation structure-fonction, les scientifiques ont effectué des scintigraphies cérébrales par imagerie par résonance magnétique (IRM) pour mesurer le volume cérébral chez 17 personnes en bonne santé et 22 consommateurs de cocaïne. Les scans collectent des mesures structurelles pour l'ensemble du cerveau et peuvent être analysés voxel par voxel - l'équivalent de pixels tridimensionnels - pour obtenir des mesures détaillées pour des régions cérébrales individuelles.
Dans un court laps de temps après les examens IRM, les scientifiques ont également utilisé des électrodes placées sur le cuir chevelu des sujets de recherche pour mesurer un signal électrique particulier connu sous le nom de P300 (un potentiel lié à un événement dérivé d'un électroencéphalogramme en cours, ou EEG, c'est-à-dire le temps). verrouillé sur un événement particulier). Cette mesure spécifique peut indexer l'activité cérébrale liée au traitement des récompenses. Au cours de ces enregistrements électriques, les sujets ont effectué une tâche psychologique chronométrée (en appuyant sur des boutons selon un ensemble de règles spécifiques) avec la perspective de gagner différents niveaux de récompense monétaire, de pas d'argent jusqu'à 45 cents pour chaque réponse correcte avec une récompense potentielle totale. de 50 $.
Des études antérieures menées par l'équipe de recherche ont montré que, chez des sujets en bonne santé, le signal P300 augmente avec l'ampleur de la récompense monétaire offerte. Les personnes dépendantes à la cocaïne, cependant, ne présentent pas cette réponse différentielle dans la mesure de l'activité cérébrale P300, même si, comme les sujets sains, elles estiment que la tâche est plus intéressante et plus excitante lorsque la récompense potentielle est plus grande.
La présente étude a étendu ces résultats en les reliant pour la première fois aux mesures structurelles.
Les scientifiques ont utilisé des méthodes statistiques pour rechercher des corrélations entre la différence d'activité cérébrale observée dans les conditions de haute récompense et de non-récompense - combien la réponse P300 du cerveau a changé avec l'augmentation de la récompense - et le volume de matière grise dans diverses parties du cerveau comme mesuré voxel par voxel dans les examens IRM.
Chez les sujets en bonne santé, l'ampleur du changement du signal P300 avec une récompense croissante était le plus fortement corrélée au volume de matière grise dans trois régions du cortex préfrontal.
«Plus le volume de matière grise est élevé dans ces régions particulières, plus l'activité cérébrale a augmenté pour la récompense monétaire la plus élevée par rapport à la condition de non-récompense», a déclaré Konova.
Les individus dépendants de la cocaïne avaient un volume de matière grise réduit dans ces régions par rapport aux sujets sains, et aucune différence détectable entre les conditions de récompense dans la mesure P300 de l'activité cérébrale. Il n'y avait pas non plus de corrélation significative entre le premier et le second - mesures de la structure et de la fonction - chez les sujets cocaïnomanes.
«Ces résultats suggèrent que le traitement des récompenses altéré peut être attribué à des déficits dans l'intégrité structurelle du cerveau, en particulier dans les régions corticales préfrontal impliquées dans la fonction cognitive et émotionnelle d'ordre supérieur», a déclaré Parvaz. «Cette étude valide donc l'utilisation des mesures structurelles obtenues par IRM comme indicateurs de déficits fonctionnels.»
Les implications sont importantes pour comprendre la perte de contrôle potentielle et la prise de décision désavantageuse qui peuvent survenir chez les personnes souffrant de toxicomanie, a expliqué Konova: «Ces déficits structure-fonction peuvent se traduire par des comportements dysfonctionnels dans le monde réel. Plus précisément, une capacité réduite à comparer les récompenses et une matière grise réduite dans le cortex préfrontal peuvent aboutir à une capacité compromise à éprouver du plaisir et à contrôler le comportement, en particulier dans les situations à haut risque - par exemple, en cas de besoin ou de stress - conduisant les individus à consommer de la drogue malgré des conséquences catastrophiques. »
Les auteurs reconnaissent qu'il reste à s'interroger sur le point de savoir si ces changements dans la structure et le fonctionnement du cerveau sont une cause ou une conséquence de la dépendance. Cependant, l’utilisation de techniques d’imagerie multimodale, illustrée par cette étude, pourrait ouvrir de nouvelles voies pour répondre à ces questions et à d’autres questions pertinentes pour comprendre la motivation humaine, aussi bien pour la santé que pour les maladies, en particulier pour le traitement de la toxicomanie.
Cette recherche a été réalisée au Brookhaven Lab sous la direction de Rita Goldstein, directrice du groupe de neuropsychoimagerie de Brookhaven Lab et de l'auteur correspondant de l'article. Dardo Tomasi du National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, qui dirige le centre d'IRM de Brookhaven, et Nora Volkow, directrice du National Institute on Drug Abuse (NIDA), étaient co-auteurs. La recherche a été financée par une subvention à Goldstein des National Institutes of Health et par le General Clinical Research Center de l'Université Stony Brook.
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