Les mammifères naissent probablement avec les circuits neuronaux de motivation, selon une étude

Les animaux sont-ils nés pour chercher des récompenses ou éviter les punitions? Le professeur Bo Li du laboratoire de Cold Spring Harbor et son équipe ont découvert que les souris ont des neurones et des circuits préprogrammés qui traitent les stimuli «positifs» et «négatifs». Leurs résultats peuvent être utiles pour étudier les troubles neurologiques et psychiatriques chez l'homme.

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L’amygdale basolatérale (BLA) est responsable de l’apprentissage basé sur la peur et la récompense. Elle joue un rôle essentiel dans les comportements motivés par des stimuli à valence positive ou négative, mais la façon dont elle traite les informations de motivation opposées et participe à l’établissement de comportements spécifiques à la valence reste incertaine. En effet, sommes-nous programmés pour craindre la punition ou rechercher les récompenses? Ou ces capacités évoluent-elles avec l’expérience? C’est en cherchant la réponse à ces questions que le professeur Bo Li du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) et son équipe ont découvert que les souris ont des circuits préprogrammés qui traitent les stimuli “positifs” et “négatifs”. Ces neurones se trouvent dans l’amygdale de la souris, une partie du cerveau qui traite de l’apprentissage des récompenses et des punitions. Les résultats des chercheurs peuvent être utiles pour étudier les troubles neurologiques et psychiatriques chez l’homme.

L’étude et les résultats

Auparavant, Li et ses collègues ont découvert que l’amygdale est la plaque tournante de l’apprentissage basé sur la peur et la récompense. Xian Zhang, un post-doctorant dans le laboratoire de Li, voulait découvrir le circuit exact qui prend en charge les stimuli positifs ou négatifs qui déclenchent soit le plaisir, soit la peur. Dans une expérience similaire à la façon dont le chien de Pavlov a appris à associer un son de cloche à de la nourriture, Li et Zhang ont entraîné des souris à associer certains sons soit à une récompense (une boisson rafraîchissante à base d’eau) soit à une punition (une bouffée d’air agaçante vers les moustaches).

En ciblant les neurones exprimant Fezf2 dans l’amygdale basolatérale, Bo Li et son laboratoire ont identifié et caractérisé deux classes fonctionnellement distinctes dans le comportement des souris: les neurones à valence négative et les neurones à valence positive, qui représentent de manière innée des stimuli aversifs et gratifiants, respectivement, et qui par l’apprentissage acquièrent des prédictions des réponses essentielles pour éviter les punitions ou rechercher des récompenses. Notamment, ces deux classes de neurones reçoivent des entrées d’ensembles distincts de zones sensorielles et limbiques, et transmettent des informations de punition et de récompense par le biais de projections vers le noyau accumbens et le tubercule olfactif, respectivement, pour entraîner un renforcement négatif et positif.

Les chercheurs ont été surpris de découvrir que ces cellules de l’amygdale sont câblées pour traiter les stimuli de motivation, même sans entraînement. Une bouffée d’air ou une gorgée d’eau a déclenché les mêmes neurones chez les souris non entraînées et entraînées. Les deux populations de neurones existent dans toute l’amygdale. Li explique: “Ils sont spatialement entremêlés. Lorsque vous commencez à les imaginer, vous savez que certains neurones ne répondent qu’aux bonnes choses, que certains neurones ne réagissent qu’aux mauvaises choses, tout comme le poivre et le sel mélangés ensemble, et ils font des travaux différents”. Ainsi, les neurones de l’amygdale basolatérale spécifiques à la valence sont câblés avec des structures d’entrée-sortie distinctives, formant un cadre de circuit qui prend en charge les rôles de l’amygdale basolatérale dans l’encodage, l’apprentissage et l’exécution de comportements motivés spécifiques à la valence.

Portées de ces découvertes

Zhang pense que leurs découvertes peuvent être pertinentes pour les troubles psychiatriques humains comme la dépression. Il dit : “Si vous avez un peu de déséquilibre dans différents circuits neuronaux, vous avez probablement un déficit de motivation, comme vous avez perdu votre intérêt à rechercher des récompenses, ou vous avez perdu votre intérêt à éviter les punitions. Je pense que cette découverte est importante à connaître pour l’avenir, pour aider les personnes souffrant de dépression ou d’autres troubles mentaux”. Dans les modèles murins de dépression, les animaux manquent de motivation pour rechercher des récompenses ou éviter les punitions. Li et Zhang espèrent que cette étude, publiée dans Nature Neuroscience, aidera les chercheurs à comprendre comment la motivation fonctionne ou se dérègle dans le cerveau des mammifères.

Voir la publication

Zhang, X., et al., “Genetically identified amygdala-striatal circuits for valence-specific behaviors”, Nature Neuroscience, October 18, 2021. DOI: 10.1038/s41593-021-00927-0

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