La recherche montre que le comportement humain est guidé par des changements rapides des niveaux de dopamine

Que se passe-t-il dans le cerveau humain lorsque nous apprenons d’expériences positives et négatives ? Pour répondre à cette question et mieux comprendre la prise de décision et le comportement humain, les scientifiques étudient la dopamine.

La dopamine est un neurotransmetteur produit dans le cerveau qui sert de messager chimique, facilitant la communication entre les cellules nerveuses du cerveau et du corps. Il est impliqué dans des fonctions telles que le mouvement, la cognition et l'apprentissage. Si la dopamine est surtout connue pour son association avec les émotions positives, les scientifiques explorent également son rôle dans les expériences négatives.

Maintenant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de la faculté de médecine de l'Université Wake Forest a été publiée le 1er décembre dans Avancées scientifiques montre que la libération de dopamine dans le cerveau humain joue un rôle crucial dans le codage des erreurs de prédiction des récompenses et des punitions. Cela signifie que la dopamine est impliquée dans le processus d’apprentissage des expériences positives et négatives, permettant au cerveau d’ajuster et d’adapter son comportement en fonction des résultats de ces expériences.

« Auparavant, des recherches ont montré que la dopamine joue un rôle important dans la façon dont les animaux apprennent à partir d'expériences « gratifiantes » (et peut-être « punissantes »). Mais peu de travaux ont été réalisés pour évaluer directement ce que fait la dopamine sur des échelles de temps rapides dans le cerveau humain, ” a déclaré Kenneth T. Kishida, Ph.D., professeur agrégé de physiologie, pharmacologie et neurochirurgie à la faculté de médecine de l'université de Wake Forest.

“Il s'agit de la première étude chez l'homme à examiner comment la dopamine code les récompenses et les punitions et si la dopamine reflète un signal d'enseignement “optimal” utilisé dans la recherche sur l'intelligence artificielle la plus avancée d'aujourd'hui.”

Pour l'étude, les chercheurs de l'équipe de Kishida ont utilisé la voltamétrie cyclique à balayage rapide, une technique électrochimique, associée à l'apprentissage automatique, pour détecter et mesurer les niveaux de dopamine en temps réel (c'est-à-dire 10 mesures par seconde). Cependant, cette méthode est difficile et ne peut être réalisée que lors de procédures invasives telles que la chirurgie cérébrale par stimulation cérébrale profonde (DBS). Le DBS est couramment utilisé pour traiter des affections telles que la maladie de Parkinson, les tremblements essentiels, les troubles obsessionnels compulsifs et l'épilepsie.

L'équipe de Kishida a collaboré avec les neurochirurgiens baptistes Stephen B. Tatter, MD, et Adrian W. Laxton, MD, d'Atrium Health Wake Forest, qui sont également tous deux membres du corps professoral du département de neurochirurgie de la faculté de médecine de l'université Wake Forest, pour insérer une microélectrode en fibre de carbone. profondément dans le cerveau de trois participants du centre médical baptiste Atrium Health Wake Forest qui devaient recevoir du DBS pour traiter les tremblements essentiels.

Alors que les participants étaient réveillés dans la salle d’opération, ils ont joué à un simple jeu informatique. Pendant qu'ils jouaient au jeu, des mesures de dopamine ont été prises dans le striatum, une partie du cerveau importante pour la cognition, la prise de décision et la coordination des mouvements.

Pendant le jeu, les choix des participants étaient soit récompensés, soit punis par des gains ou des pertes monétaires réels. Le jeu était divisé en trois étapes au cours desquelles les participants apprenaient des commentaires positifs ou négatifs pour faire des choix maximisant les récompenses et minimisant les pénalités. Les niveaux de dopamine ont été mesurés en continu, toutes les 100 millisecondes, tout au long de chacune des trois étapes du jeu.

“Nous avons découvert que la dopamine joue non seulement un rôle dans la signalisation des expériences positives et négatives dans le cerveau, mais qu'elle semble le faire d'une manière optimale lorsqu'on essaie d'apprendre de ces résultats. Ce qui était également intéressant, c'est qu'il semble comme s'il peut y avoir des voies indépendantes dans le cerveau qui engagent séparément le système dopaminergique pour des expériences gratifiantes ou punitives.Nos résultats révèlent un résultat surprenant selon lequel ces deux voies peuvent coder des expériences gratifiantes et punitives sur des échelles de temps légèrement décalées, séparées de seulement 200 à 400 millisecondes. “, a déclaré Kishida.

Kishida pense que ce niveau de compréhension pourrait conduire à une meilleure compréhension de la façon dont le système dopaminergique est affecté chez les humains souffrant de troubles psychiatriques et neurologiques. Kishida a déclaré que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment la signalisation dopaminergique est modifiée dans les troubles psychiatriques et neurologiques.

“Traditionnellement, la dopamine est souvent appelée” le neurotransmetteur du plaisir “, a déclaré Kishida. “Cependant, nos travaux prouvent que ce n'est pas la bonne façon de penser à la dopamine. Au lieu de cela, la dopamine est un élément crucial d'un système sophistiqué qui enseigne à notre cerveau et guide notre comportement. Cette dopamine est également impliquée dans l'enseignement à notre cerveau des expériences punitives. est une découverte importante et peut ouvrir de nouvelles orientations à la recherche pour nous aider à mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à la dépression, à la dépendance et aux troubles psychiatriques et neurologiques associés.