Risque et récompense

Notre comportement dépend d’une manière générale (ou simplifiée) de l’équilibre entre le plaisir et la récompense qui lui est associé et le self-control. Des protocoles très élaborés permettent de faire une distinction entre l’attrait de la récompense et le contrôle que l’on est capable de s’imposer dans une situation de risque. L’un des tests les plus employés dans ce genre d’étude est appelé le test du ballon (en anglais Balloon Analogue Risk Task ou BART) qui consiste à gonfler un ballon en cliquant sur un bouton de l’ordinateur. Plus le ballon gonfle, plus on gagne d’argent mais le risque encouru est d’atteindre un seuil où le ballon éclate et on perd tout. On a le choix entre atteindre la limite et tout perdre ou se contrôler et récupérer ses gains avant la catastrophe. Il s’agit d’un simple test mais il rejoint très étroitement le comportement du joueur à une table de poker ou de roulette dans un casino.

Il s’installe dans le cerveau un conflit entre le plaisir et la récompense (les gains du jeu) et le risque de tout perdre. Ce test est parfaitement décrit et codé et il a été utilisé pour suivre l’activité cérébrale par résonance magnétique nucléaire fonctionnelle (IRMf) dans des situations de prise de risque ou au contraire des situations sous contrôle. Et comme l’équilibre entre la prise de risque et la recherche de la récompense ou du plaisir dépend de facteurs « externes » aussi variés que le manque de sommeil, l’usage de drogues ou d’alcool ou tout simplement un événement ayant provoqué une situation de stress, le suivi par IRMf du cerveau permet de prévoir très précisément quel sera le comportement d’un sujet confronté à une situation risquée.

C’est une étude conduite conjointement par les Universités d’Austin, de Yale et UCLA qui a conclu que ce n’est pas la recherche de la récompense et du plaisir qui guide notre comportement mais au contraire notre manque de self-control qui nous égare et ne nous permet pas d’évaluer les risques encourus correctement. Le test BART utilisé au cours de cette étude a été validé par de nombreux spécialistes du comportement et il mime parfaitement le mécanisme de la prise de risque dans des situations aussi variées que l’usage de drogues, l’abus d’alcool, fumer, jouer à des jeux d’argent, conduire sans respecter les limites de vitesse, voler un objet dans un magasin ou faire l’amour avec un(e) inconnu(e) sans protection.

L’imagerie fonctionnelle a montré que plusieurs zones du cerveau étaient activées lors de la prise de décision et que le profil d’activation de ces différentes zones permettait de prédire le comportement des sujets étudiés lors d’un second test avec une précision supérieure à 70 %. Un logiciel d’analyse des zones cérébrales activées a été développé pour réaliser ces prédictions et il a pu mettre en évidence un réseau neuronal complexe constituant un véritable « centre de contrôle » associant la focalisation mentale, la mémoire et l’attention. En cas de prise de risque inconsidéré ou de simplement penser à adopter une attitude risquée, ce logiciel a mis en évidence une diminution des interconnexions entre ces différentes zones cérébrales. En quelque sorte une illustration par imagerie du fait que nous sommes tous à la recherche du plaisir ou d’une récompense mais la manière d’appréhender cette recherche dépend du contrôle que nous sommes capables d’opposer à la prise de risque. Trop s’exposer à des situations risquées peut être au final dangereux mais ne jamais s’exposer à un risque conduit à une sorte de stagnation mentale tout aussi fâcheuse.

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Pour conclure nous sommes une espèce animale capable de s’adapter à des situations diverses et si nous n’avions jamais pris de risques, nous aurions cessé d’apprendre et de nous développer, nous aurions sombré dans l’ennui et la dépression qui nous auraient paradoxalement exposé à encore plus de risques. Il est ainsi très sage de savoir où se trouve la limite de la folie, en quelque sorte le but ultime de cette étude intéressante.

Lien : http://www.impulsivity.org/measurement/BART

Sources : PNAS et UCLA News, illustration: Forbes

La maturation du cerveau : revue de détail …

Contrairement à ce que l’on pourrait croire intuitivement, l’eau ne diffuse pas librement dans les tissus comme le cerveau ou le cœur puisque notre corps est constitué majoritairement d’eau, plus de 70 %, et cette constatation a été mise à profit il y a déjà plus de 20 ans dans l’imagerie par résonance magnétique. Inutile d’entrer dans les détails de la technique d’imagerie par résonance magnétique sinon qu’elle s’appuie essentiellement sur la relaxation des atomes d’hydrogène lorsqu’on leur applique un champ magnétique à gradient pulsé. Je sens que certains de mes lecteurs vont décrocher mais pourtant il est relativement simple et spectaculaire d’appliquer cette technique pour suivre la diffusion des molécules d’eau dans les tissus examinés par IRM. Les molécules d’eau comportent deux atomes d’hydrogène, c’est-à-dire deux protons dont la relaxation peut être suivie de manière très fine par IRM en partant de l’hypothèse, qui a été vérifiée de nombreuses fois, que l’eau dans un tissu est soit immobilisée dans une structure comme le noyau d’une cellule, soit susceptible de se déplacer en suivant des flux de liquide comme le sang ou électriques comme les signaux transmis entre cellules nerveuses.

L’imagerie par résonance magnétique dite, donc, de diffusion (diffusion tensor imaging ou DTI) a été très vite appliquée à l’évaluation des zones ischémiées du cœur après un infarctus, normal puisque le sang n’arrive plus à circuler correctement dans ces parties lésées du muscle cardiaque. Cette variante de l’IRM a été aussi un puissant outil de diagnostic des tumeurs du foie. Une autre application du même genre a permis de diagnostiquer les parties du cerveau atteintes après une ambolie (AVC) et la résolution atteinte avec les appareils moderne d’imagerie est devenue tellement fine qu’on peut aujourd’hui faire une cartographie détaillée des interconnections entre les différentes aires du cortex cérébral et les neurophysiologistes s’en donnent vraiment à cœur joie car chaque jour apporte son lot de résultats surprenants.

D’abord au cours du développement du cerveau, les connections entre les différentes parties du cerveau, dont celles reliant les deux hémisphères, sont fluctuantes et se stabilisent tardivement, parfois après la vingtième année, mais qu’elles ne sont jamais totalement définitives. D’une certaine manière le cerveau se réorganise au fur et à mesure que de nouvelles informations lui parviennent, ces dernières devant être stockées temporairement ou plus durablement. En d’autres termes, les interconnexions entre les différentes régions du cerveau changent au cours de la maturation cérébrale pour atteindre une stabilité permettant par exemple de mémoriser le trajet que l’on emprunte chaque matin pour aller en voiture au travail en évitant un trou ou une bouche d’égout dans la chaussée sans vraiment y penser. Les zones du cerveau impliquées dans l’odorat, la vision ou l’audition deviennent également interconnectées préférentiellement mais pas de manière stable car tout le processus de mémorisation peut être remis en cause. C’est cette complexité de l’architecture des connections cérébrales qui a pu être mise en évidence par ce type d’imagerie par diffusion qui n’est pas invasive et ne modifie donc en rien le fonctionnement normal du cerveau.

Curieusement l’étude portant sur 121 personnes des deux sexes agées de 4 à 40 ans et réalisée par des neurobiologistes de l’Université de Newcastle a montré sans ambiguité que la maturation des connexions entre les différentes parties fonctionnelles du cerveau était plus précoce chez les filles que chez les garçons. Les curieux peuvent se plonger dans la lecture de l’article décrivant ces travaux (voir le lien) mais on est libre d’interpréter ces résultats, ce que tout bon scientifique se garde de faire, se contentant d’exposer ses travaux aussi « lapidairement » que possible. Sans être sexiste ni vouloir nier la nouvelle théorie des genres, ce serait politiquement incorrect, il faut tout de même reconnaître que le cerveau féminin « se fige » plus précocement que sa contrepartie masculine. Libre à mes lecteurs d’en penser ce qu’ils veulent …

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L’illustration jointe provient du press office de l’Université de Newcastle et a été obtenue par imagerie DTI du cerveau d’un garçon de quatre ans. Les couleurs représentent les directions locales des fibres nerveuses dans l’ordre suivant : bleu de haut en bas, vert de l’avant vers l’arrière et rouge de gauche à droite.

http://cercor.oxfordjournals.org/content/early/2013/12/13/cercor.bht333.full

La pratique religieuse altère le cerveau …

Quand on sait que 92 % des Américains croient en Dieu (ou un dieu), que 83 % sont affiliés à un groupe religieux et que 59 % d’entre eux déclarent prier au moins une fois par jour, je ne mentionnerai pas le fait que le créationisme y est une science à part entière dont l’enseignement est obligatoire à l’école dans certains Etats du sud des USA, on est dans la brutale réalité qui faisait dire à Malraux « le XXIe siècle sera religieux ou ne sera pas ». Loin de moi de vouloir encore relater les événement Moyen-Orientaux du jour, ils finiront par ne plus faire la une des journaux, le but de mon billet du jour puisque certains de mes lecteurs l’attendent avec impatience n’est pas de parler de religion, cette discipline ne suscite aucun intérêt dans mon esprit, je veux parler ici de l’impact de la religion sur le fonctionnement cérébral et l’anatomie du cerveau. Une étude pour une fois très sérieuse, je dis pour une fois en pensant aux études sur l’évolution catastrophique à venir et prévue du climat qui ne sont que des accumulations de mensonges, sur les effets de la religion sur le cerveau, domaine inconnu, « terra incognita » pour les esprits doctissimes puisque comme pour le climat, il n’y a pour le moment du moins aucune preuve formelle de l’existence de Dieu, bref, que la religion influence le cerveau et son fonctionnement est une nouvelle tout à fait inattendue. Et pourtant une étude vient de paraître dans PlosOne et je n’invente rien. L’étude par résonance magnétique nucléaire à haute résolution (IRM) a été réalisée sur 268 personnes âgées de 58 ans et plus enrôlées dans cette étude entre 1994 et 2005 et classées en deux groupes, ceux qui souffraient selon des critères bien définis de dépressions ou d’autres troubles neurologiques ou encore étaient sous traitement avec des psychotropes et un groupe témoin sain selon les mêmes critères objectifs. Durant les six années de l’étude plusieurs examens permettant une bonne image du cerveau et en particulier de l’hippocampe et du cerebellum furent conduits sur chaque personne par IRM à 1,4 Tesla. Par ailleurs un classement fut établi rigoureusement entre les différents sujets selon des critères d’appréciation également objectifs dont : 1- fréquence de participation à un office religieux public, 2- activité religieuse privée (prière, méditation, lecture de la Bible), 3- appartenance à un groupe religieux, 4- conversion éventuelle au cours de l’étude et enfin 5- retour dans la religion d’origine. L’étude a montré une atrophie significative de l’hippocampe chez les sujets, catholiques ou protestants, qui avaient décidé d’embrasser une religion ou de s’y réintégrer à la fin de leur vie et en fonction de la fréquence de leur activité religieuse. Les auteurs de l’étude considèrent que la pratique religieuse est liée à un facteur de stress favorisé par la religion et qui est la seule explication plausible de cette observation surprenante outre le fait que l’hippocampe est particulièrement sollicité durant les périodes de méditation religieuse. Or comme l’hippocampe est le siège de la consolidation de l’information pour la mémoire à court et à long terme et pour la mémoire spatiale et que cette partie très importante du cerveau est l’une des premières à être affectée lors de l’apparition de la maladie d’Alzheimer, ces résultats sont terrifiants ! Je persiste et signe, donc, dans le plus radical athéisme …

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( http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0017006 ), crédit photo Wikipedia

 

 

Migraines : il faudra attendre

L’irrigation sanguine du cerveau est faite de telle manière que le flux sanguin est en permanence contrôlé par des interconnections entre les principales artères, carotides et autres afin d’éviter un déficit même momentané pour une partie du cerveau qui pourrait être désastreux. En effet, le cerveau est l’organe le plus énergivore du corps et la vascularisation y est donc très importante et complexe. Comme je ne suis ni médecin ni physiologiste et encore moins neuro-physiologiste, je me contenterai juste de mentionner, illustration à l’appui obtenue par résonance magnétique, que toutes ces artères sont interconnectées par ce qu’on appelle le cercle de Willis, une boucle reliant entre elles les carotides internes, les artères cérébrales antérieures, médianes et postérieures et les artères basilaires. Les artères vertébrales ne sont normalement pas connectées au cercle de Willis. Ca fait beaucoup d’artères et tout se passe bien heureusement dans la majorité des cas. Par IRM en champ élevé (3 Tesla) on peut obtenir une image très fine de l’agencement de ce cercle de Willis, il s’agit d’angiographie non invasive. Une équipe de médecins de l’Université de Pennsylvanie a examiné par IRM 170 personnes âgées de 25 à 50 ans réparties en trois groupes, un tiers de patients souffrant de migraines, un autre tiers souffrant de migraines avec aura, c’est-à-dire un genre d’hallucinations visuelles colorées liées aux migraines et un tiers de volontaires témoins. Même si les résultats ne sont pas vraiment tranchés, il faut toujours se méfier des statistiques comme par exemple en climatologie, il apparaît tout de même que les personnes sujettes à des migraines présentaient plus de défauts au niveau du cercle de Willis que les sujets sains et cela significativement malgré la faiblesse du nombre d’échantillons. L’interprétation de cette étude est difficile du fait que près de 50 % des sujets normaux, c’est-à-dire non sujets à des migraines, présentaient un cercle de Willis incomplet. Néanmoins, les perturbations des flux sanguins étaient également plus fréquents dans la partie postérieure du cerveau où se trouve justement le cortex visuel, ce qui selon ces chercheurs pourrait expliquer l’apparition d’auras au cours des épisodes de migraines. De là à intervenir sur le cercle de Willis, il y a un grand pas impossible à franchir. Cette étude ne peut que faciliter le choix d’un traitement mais la plupart des migraines sont malheureusement incurables.

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Source : PlosOne et University of Pennsylvania School of Medicine