Une étude révèle que de minuscules contrôles de la zone cérébrale fonctionnent pour des récompenses

Selon une étude publiée le 31 août dans la revue Current Biology, une zone minuscule mais importante au milieu du cerveau agit comme un interrupteur qui détermine quand un animal est prêt à travailler pour une récompense et quand il cesse de travailler.

“L’étude change notre façon de penser à cette région particulière du cerveau”, a déclaré l’auteur principal Mélissa Gardien, professeure adjointe et boursière Miriam M. Salpeter au Département de neurobiologie et comportement, qui est partagé entre le Collège des arts et des sciences et le Collège de l’agriculture et des sciences de la vie.

“Cela a des implications pour les troubles psychiatriques, en particulier la dépression et l’anxiété”, a déclaré Warden.

Le papier, “L’activité tonique dans les neurones Habenula latéraux agit comme un frein de valence neutre sur le comportement de recherche de récompense“, éclaire le rôle de l’habenula latérale, une petite structure au-dessus du thalamus, qui canalise les informations de niveau supérieur de l’avant et du centre du cerveau vers les zones qui produisent des neurotransmetteurs tels que la sérotonine et la dopamine.

Le rôle exact de l’habenula latérale n’était pas clair jusqu’à présent. La nouvelle étude montre que lorsque les neurones de cette zone du cerveau s’éteignent, un animal travaillera pour obtenir des récompenses ; lorsque ces neurones se déclenchent, l’animal se désengage et cesse de fonctionner. Des expériences ont révélé que l’habenula latérale s’allume spécifiquement lorsqu’un animal en a assez d’une récompense et est satisfait, ou lorsqu’il constate que son travail ne rapporte plus de récompense.

Les neuroscientifiques attribuent des valeurs positives et négatives aux zones cérébrales, en fonction de leurs fonctions. Des travaux antérieurs ont montré que l’habenula latérale s’allume lorsqu’un animal est dans des états dépressifs, associés à des humeurs déprimées, à la mélancolie et à l’anxiété chez l’homme, qui sont considérées comme négatives.

“Une explication plus générale de l’habenula n’est pas négative / positive – c’est si un animal est prêt à travailler ou non”, a déclaré Warden.

Ceci est important car les neurochirurgiens ont étudié l’habénule latérale en tant que cible de la stimulation cérébrale profonde pour traiter la dépression sévère. Étant donné que l’habenula latérale régule si quelqu’un est prêt à travailler pour des récompenses, cette étude suggère que ce n’est peut-être pas une bonne cible pour traiter l’anxiété, la mauvaise humeur et la mélancolie, a déclaré Warden.

Au lieu de cela, l’habenula latérale peut être une cible plus appropriée pour traiter les troubles liés à l’apathie, lorsqu’un patient est désengagé du monde, a déclaré Warden. Bien que la dépression et l’apathie soient souvent associées, il existe des conditions trouvées dans certains types de schizophrénie, lorsqu’un patient a des lésions cérébrales localisées, et la maladie de Parkinson, où l’apathie existe sans mauvaise humeur.

“Mais au-delà des cas où les symptômes apparaissent isolément”, a déclaré Warden, “une avancée majeure ces jours-ci dans l’étude des troubles psychiatriques consiste à essayer de comprendre si et comment différents symptômes d’un trouble sont régulés par différents réseaux dans le cerveau.”

Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé des souris conçues pour que les cellules de l’habenula latérale émettent une fluorescence lorsqu’elles se déclenchent et cessent d’émettre une fluorescence lorsqu’elles sont inactives. Un filament de fibre optique placé au-dessus de l’habenula recueille et compte les photons de la fluorescence et fournit un enregistrement d’activité au niveau de la population. Les souris ont été placées dans une boîte avec un trou d’un côté et un bec verseur d’eau de l’autre ; lorsqu’une souris passait la tête dans le trou, elle recevait de l’eau en récompense.

Dans une expérience, les cellules de l’habenula latérale ont montré une décharge soutenue lorsque les animaux se sont désengagés du travail parce qu’ils en avaient assez de la récompense et qu’ils étaient satisfaits et se sont arrêtés d’eux-mêmes. Dans une autre expérience, lorsque les chercheurs ont désactivé la récompense, après une persévérance initiale, la zone du cerveau est devenue active lorsque les souris ont quitté la tâche. Les chercheurs ont découvert que l’habenula latérale se déclenche spécifiquement lorsque la souris s’arrête.

Les chercheurs ont également utilisé une technologie appelée optogénétique pour contrôler l’activité dans l’habenula. Dans ces expériences, des souris ont été conçues pour exprimer une molécule qui inhibe l’activité de l’habenula en présence de lumière. L’inhibition de cette zone du cerveau a fait travailler les souris plus longtemps malgré la collecte de récompenses, a déclaré Warden.

Ryan Post, Ph.D. ’20, et David Bulkin, un ancien associé de recherche, tous deux auparavant dans le laboratoire de Warden, sont les co-premiers auteurs de l’article.

L’étude a été financée par les National Institutes of Health, la New York Stem Cell Foundation, la Alfred P. Sloan Foundation, la Whitehall Foundation, la Brain and Behavior Research Foundation, la Mong Family Foundation et Cornell.