Le rôle de la dopamine dans l’apprentissage des récompenses et des punitions

résumé: La dopamine, un neurotransmetteur, joue un rôle essentiel dans le codage des erreurs de prédiction des récompenses et des punitions dans le cerveau humain.

Cette étude suggère que la dopamine est essentielle pour apprendre des expériences positives et négatives, permettant ainsi au cerveau d’adapter son comportement en fonction des résultats. À l’aide de techniques électrochimiques et d’apprentissage automatique, les scientifiques ont mesuré les niveaux de dopamine en temps réel lors d’un jeu informatique impliquant des récompenses et des punitions.

Les résultats mettent en évidence le rôle complexe de la dopamine dans le comportement humain et pourraient avoir des implications dans la compréhension des troubles psychiatriques et neurologiques.

Faits marquants:

1. La dopamine agit comme un neurotransmetteur dans le cerveau, facilitant la communication entre les neurones et jouant un rôle dans le mouvement, la cognition et l’apprentissage.
2. Cette étude est la première à étudier comment la dopamine code les récompenses et les punitions dans le cerveau humain sur des périodes rapides.
3. Comprendre le rôle de la dopamine dans les expériences de récompense et de punition peut donner un aperçu des troubles psychiatriques et neurologiques.

source: Centre médical baptiste de Wake Forest

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 et agit comme un 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 perception et l’apprentissage. Si la dopamine est connue pour être associée aux 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 de Wake Forest a été publiée le 1er décembre. Avancement de la science 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 à partir d’expériences positives et négatives, permettant au cerveau de modifier 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 des expériences de « récompense » (et peut-être de « punition »), a déclaré Kenneth T. Kishida, Ph.D., professeur agrégé de physiologie, de pharmacologie et de neurochirurgie. à l’École de Médecine de l’Université de Wake. Forrest : « Mais peu de travaux ont été réalisés pour évaluer directement l’effet de la dopamine sur des échelles de temps rapides dans le cerveau humain. »

« 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’apprentissage » 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 voltammétrie cyclique à balayage rapide, une technique électrochimique, combinée 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 technique est difficile et ne peut être réalisée que lors d’interventions chirurgicales telles que la chirurgie cérébrale pour la stimulation cérébrale profonde (DBS).

La stimulation cérébrale profonde est couramment utilisée pour traiter des affections telles que la maladie de Parkinson, les tremblements, les troubles obsessionnels compulsifs et l’épilepsie.

L’équipe de Kishida a collaboré avec les neurochirurgiens baptistes Steven P. Tatter et Adrian W. Laxton d’Atrium Health Wake Forest, 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. Au plus profond du 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 récompensés ou punis par des gains ou des pertes en argent réel. Le jeu était divisé en trois étapes au cours desquelles les participants apprenaient, à partir des commentaires positifs ou négatifs, à faire des choix maximisant les récompenses et minimisant les punitions. Les niveaux de dopamine ont été mesurés en continu, toutes les 100 ms, tout au long de chacune des trois phases du jeu.

« Nous avons découvert que non seulement la dopamine joue 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 que il peut y avoir des voies indépendantes dans le cerveau qui fonctionnent séparément sur le fonctionnement du système dopaminergique pour récompenser ou punir les essais.

« Nos résultats révèlent une découverte surprenante selon laquelle ces deux voies peuvent coder des expériences gratifiantes et punitives à des intervalles de temps légèrement variables, séparés 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 important d’un système en évolution qui informe notre cerveau et dirige notre comportement. »

« Le fait que la dopamine soit également impliquée dans l’enseignement à notre cerveau des expériences punitives est une découverte importante et pourrait 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. »

À propos de cette dopamine et découvrez l’actualité de la recherche

auteur: Kenneth T. Kishida
source: Centre médical baptiste de Wake Forest
communication: Kenneth T. Kishida – Centre médical baptiste de Wake Forest
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
« Des fluctuations subsecondes de la dopamine extracellulaire codent pour des erreurs de prédiction des récompenses et des punitions chez l’homme« Par Paul Sands et coll. Avancement de la science

un résumé

Des fluctuations subsecondes de la dopamine extracellulaire codent pour des erreurs de prédiction des récompenses et des punitions chez l’homme

Dans le cerveau des mammifères, on suppose que l’activité des neurones dopaminergiques du mésencéphale code des erreurs de prédiction de récompense qui améliorent l’apprentissage et guident le comportement en induisant des changements rapides des niveaux de dopamine dans les régions cibles du cerveau.

Cette hypothèse (et les alternatives concernant le rôle de la dopamine dans l’apprentissage de la punition) ont des preuves directes limitées chez l’homme. Nous rapportons des mesures intracrâniennes de seconde seconde de la libération de dopamine dans le striatum humain, tandis que des volontaires (c’est-à-dire des patients subissant une chirurgie de stimulation cérébrale profonde) effectuaient une tâche probabiliste de choix d’apprentissage récompense-punition conçue pour tester si la libération de dopamine code uniquement des erreurs de prédiction de récompense ou si La libération de dopamine peut également coder des signaux d’apprentissage de punition adaptative.

Les résultats montrent que les niveaux de dopamine extracellulaire peuvent coder des erreurs de prédiction de récompense et de punition sur des périodes distinctes via des voies indépendantes et spécifiques aux valeurs dans le cerveau humain.