Les représentations cognitives de l'auto-stimulation intracranienne des neurones dopaminergiques du mésencéphale dépendent de la fréquence de stimulation
Ce papier rapporte une étude sur la représentation cognitive de l’auto-stimulation intracranienne (ICSS) des neurones dopaminergiques du mésencéphale. Les auteurs tentent d’expliquer pourquoi les rats travaillent pour obtenir l’ICSS, c’est-à-dire comment l’activation pulsatile des neurones dopaminergiques est représentée dans le cerveau.
Contexte de l’étude : L’activation pulsatile des neurones dopaminergiques est généralement considérée comme une erreur de prédiction de la récompense, agissant comme un signal d’enseignant dans le processus d’apprentissage. Mais si ce signal lui-même ne porte pas de représentation de valeur, pourquoi les rats travailleraient-ils pour l’obtenir ? Les études précédentes n’ont pas exploré en profondeur les bases de la représentation cognitive de l’ICSS.
Auteurs : Cette étude a été réalisée en collaboration entre l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et l’Université d’État du New Jersey, le premier auteur venant du département de psychologie de l’UCLA et les collaborateurs de l’Université d’État du New Jersey. L’étude a été publiée dans la revue Nature Neuroscience.
Procédure de l’étude : 1) Le gène de la channelrhodopsine-2 (ChR2), un canal ionique activé par la lumière, a été exprimé dans les neurones dopaminergiques pour les rendre photo-réactifs. 2) Les rats ont été entraînés à associer deux stimuli auditifs distincts avec une récompense de sirop sucré ou une stimulation optogénétique des neurones dopaminergiques à 20Hz/50Hz. 3) Les rats ont été entraînés à appuyer sur un levier pour obtenir la récompense de sirop sucré ou la stimulation des neurones dopaminergiques, avec une difficulté croissante. 4) Un test de transfert Pavlovien-Instrumental (PIT) a été réalisé pour observer si les stimuli auditifs pouvaient promouvoir le comportement d’appui sur le levier correspondant.
Principales découvertes : a) La stimulation optogénétique à 20Hz des neurones dopaminergiques (mimant le signal d’erreur de prédiction physiologique) n’a pas permis aux rats de continuer à appuyer sur le levier dans des conditions difficiles, et le stimulus auditif associé n’a pas provoqué d’effet PIT spécifique. b) La stimulation optogénétique à 50Hz non physiologique a permis aux rats de continuer à appuyer sur le levier et a produit un effet PIT spécifique, indiquant qu’elle était codée comme un événement de récompense concret. c) Les stimulations à 20Hz et 50Hz ont généré un nombre similaire de potentiels d’action dans les neurones dopaminergiques, mais la stimulation à 50Hz a produit des bouffées de potentiels d’action plus denses, entraînant une libération de dopamine plus importante dans le striatum.
Implications de l’étude : 1) L’activité dopaminergique au niveau physiologique d’erreur de prédiction n’est pas suffisante pour soutenir le comportement de recherche de récompense et n’est pas codée comme un événement de récompense. 2) La stimulation à haute fréquence non physiologique est codée comme un événement de récompense concret, ce qui pourrait refléter l’essence de la recherche de drogue par les personnes dépendantes. 3) Le mode de libération de la dopamine (amplitude et durée) pourrait déterminer sa fonction en tant que signal d’enseignant ou représentation de récompense.
Cette étude élucide les mécanismes de représentation cognitive de l’ICSS et le lien entre les modes d’activité des neurones dopaminergiques et leurs rôles fonctionnels, ce qui est d’une grande importance pour comprendre les pathologies comme la dépendance.