Structure des tâches et performances. (A) Illustration de l’environnement des quatre salles et exemples d’emplacements de récompense dans le contexte vertical. Un exemple de trajectoire de participant est affiché en rouge. Dans cet exemple, l'agent démarre dans la salle Sud-Ouest (SW), explore le rocher de départ et ne trouve pas de récompense en fromage. Comme les récompenses fromage varient verticalement, les deux récompenses fromage doivent donc se trouver dans les salles SE et NE. (B) Différents contextes signalaient différentes covariances de récompense : le premier jour (entraînement), les récompenses martini apparaissaient dans les pièces adjacentes verticalement, tandis que les récompenses cacahuètes apparaissaient dans les pièces adjacentes horizontalement. Le deuxième jour, trois paires différentes de récompenses ont été affichées, correspondant à la même structure de covariance, et les deux contextes ont été entrelacés au sein d'une exécution. Un exemple d'ordre des exécutions est présenté, mais celui-ci était équilibré entre les participants. (C) Vue des participants de l’exploration dans l’une des salles pendant la formation. Les sols de toutes les pièces étaient violets dans le scanner. (D) Cartes thermiques de l’occupation moyenne des carrés de grille par essai dans chacun des deux contextes. Les flèches noires montrent le vecteur de transition moyen de chaque carré de la grille. Les données sont moyennées entre les participants. Notez que les vecteurs de transition moyens correspondaient également bien si l'on ne tenait compte que des périodes de mouvement contrôlées par les participants (voir Figure S1D). (E) Les scores des participants à chaque essai les jours 1 (à gauche) et 2 (à droite). Avec la formation, les participants trouvent plus rapidement les récompenses. Le premier jour, les contextes ont été bloqués entre les essais pour faciliter l’apprentissage, tandis que le deuxième jour, ils ont été entrelacés. (F) Les participants apprennent à rechercher préférentiellement dans les pièces suggérées par la structure de récompense, et ce comportement se généralise à de nouveaux ensembles de récompenses associés à chaque contexte le jour 2. En (D) et (E), les données sont affichées lissées sans se chevaucher. ensembles de 4 essais adjacents pour la visualisation. En (E), nous montrons uniquement les choix de salle effectués par les participants humains et excluons ceux effectués par l'agent. Les barres d'erreur montrent l'erreur type de la moyenne entre les participants. Les panneaux de couleur indiquent différentes époques avec les mêmes paires de récompenses. Crédit: Neurone (2023). DOI : 10.1016/j.neuron.2023.08.021
La prise de décision humaine a fait l’objet d’un large éventail d’études. Collectivement, ces efforts de recherche pourraient aider à mieux comprendre comment les gens font différents types de choix quotidiens tout en mettant en lumière les processus neuronaux qui sous-tendent ces choix.
Les résultats suggèrent que, tout en prenant des décisions instantanées, ou en d’autres termes, des choix qui doivent être faits rapidement en fonction des informations disponibles à un moment donné, les humains s’appuient grandement sur les informations contextuelles. Ces informations contextuelles peuvent également guider des décisions dites séquentielles, qui consistent à faire un choix après avoir observé le déroulement séquentiel d’un processus.
Des chercheurs de l'Université d'Oxford, du Conseil national de recherches de Rome, de l'University College London (UCL) et de l'Institut Max Planck pour le développement humain ont récemment mené une étude explorant l'impact du contexte sur la prise de décision axée sur un objectif. Leurs conclusions, publiées dans Neuronesuggèrent que la recherche d'un objectif « compresse » les cartes spatiales de l'hippocampe et des cortex orbitofrontaux du cerveau.
“Les humains peuvent naviguer de manière flexible pour atteindre leurs objectifs”, ont écrit Paul S. Muhie-Karbe, Hannah Sheahan et leurs collègues dans leur article. “Nous avons demandé comment la représentation neuronale de l'espace allocentrique est déformée par un comportement dirigé vers un objectif. Les participants ont guidé un agent vers deux emplacements d'objectif successifs dans un environnement mondial en grille comprenant quatre pièces reliées entre elles, avec un indice contextuel indiquant la dépendance conditionnelle d'un emplacement d'objectif sur un autre.”
Pour explorer davantage ce qui se passe dans le cerveau lors d’une prise de décision orientée vers un objectif, les chercheurs ont mené une expérience impliquant 27 participants humains. Ces participants ont accompli une tâche sur un écran d’ordinateur, qui consistait à naviguer dans un environnement virtuel en contrôlant un avatar.
Cet avatar pourrait se déplacer dans un monde partiellement visible représenté sous forme de grille. Ce monde virtuel comprenait quatre pièces différentes reliées entre elles, et les participants ne voyaient que la pièce qu'occupait leur avatar d'en haut (c'est-à-dire à vol d'oiseau).
Au cours de chaque essai expérimental, l'avatar des participants apparaissait dans une pièce choisie au hasard, et il était demandé aux participants de le déplacer à l'aide des boutons d'un clavier pour récupérer des récompenses en entrant en collision avec des rochers tout en évitant les rochers vides.
Au début de chaque essai, les participants se sont également vu proposer un indice contextuel, dissimulant des indices partiels suggérant (mais ne révélant pas clairement) où les récompenses pourraient être trouvées dans le monde virtuel. Notamment, alors que les participants accomplissaient cette tâche nécessitant une prise de décision axée sur un objectif, leur activité cérébrale était enregistrée par un scanner IRMf.
“En examinant la géométrie neuronale par laquelle la pièce et le contexte étaient codés dans les signaux IRMf, nous avons constaté que des représentations cartographiques de l'environnement apparaissaient à la fois dans l'hippocampe et le néocortex”, ont écrit Muhie-Karbe, Sheahan et leurs collègues.
“Les cartes cognitives de l'hippocampe et des cortex orbitofrontaux ont été compressées de sorte que les emplacements indiqués comme objectifs étaient codés ensemble dans l'espace d'état neuronal, et ces distorsions prédisaient un apprentissage réussi. Cet effet a été capturé par un modèle informatique dans lequel les emplacements actuels et potentiels sont codés conjointement dans un code de lieu, fournissant une théorie sur la façon dont les objectifs déforment la représentation neuronale de l'espace dans les signaux neuronaux macroscopiques.
Essentiellement, Muhie-Karbe, Sheahan et leurs collègues ont découvert que l'environnement auquel les participants accédaient virtuellement était codé sous la forme d'une carte dans certaines parties de leur cerveau, en particulier l'hippocampe et le néocortex. Il est toutefois intéressant de noter que ces cartes cognitives étaient quelque peu compressées, codant des emplacements pertinents par rapport à l’objectif qu’ils essayaient d’atteindre ensemble.
Ces résultats jettent un nouvel éclairage sur les fondements neuronaux de la prise de décision orientée vers un objectif, suggérant que le cerveau pourrait utiliser des mécanismes de compression pour moduler contextuellement les informations sensorielles pendant la prise de décision afin d'atteindre un objectif spécifique. À l’avenir, de nouvelles études pourraient approfondir ces processus de compression, ce qui pourrait conduire à de nouvelles découvertes fascinantes.
Plus d'information:
Paul S. Muhle-Karbe et al, La recherche d'objectifs compresse les codes neuronaux pour l'espace dans l'hippocampe humain et le cortex orbitofrontal, Neurone (2023). DOI : 10.1016/j.neuron.2023.08.021. www.sciencedirect.com/science/ … ii/S0896627323006323
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Citation: Les cartes cognitives de certaines régions du cerveau sont compressées lors de la prise de décision en matière de recherche d'objectifs (4 janvier 2024) récupéré le 4 janvier 2024 sur
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