La sérotonine améliore la vitesse d'apprendre, découvertes d'étude

Une équipe internationale du centre de Champalimaud pour l'inconnu (CCU), au Portugal, et le centre d'enseignement supérieur Londres (UCL), au R-U, a découvert un effet précédemment inconnu de sérotonine sur apprendre. Leurs résultats sont publiés dans l'édition du 26 juin 2018 des transmissions de nature de tourillon.

La sérotonine est l'un des produits chimiques principaux que les cellules nerveuses emploient pour communiquer les uns avec les autres, et ses effets sur le comportement sont encore peu clairs. Pendant longtemps, des neurologistes ont été réglés sur construire une théorie intégrée avec de quelle sérotonine fait réellement dans le cerveau normal. Mais elle a été provocante pour coincer le fonctionnement de la sérotonine, particulièrement pour apprendre. Utilisant un modèle mathématique neuf, les auteurs ont maintenant trouvé à l'extérieur pourquoi.

« L'étude a constaté que la sérotonine améliore la vitesse d'apprendre », dit Zach Mainen, un des chefs de l'étude. « Quand des neurones de sérotonine ont été activés artificiellement, utilisant la lumière, elle a rendu des souris plus rapides pour adapter leur comportement dans une situation qui a exigé une telle souplesse. C'est-à-dire, elles ont donné plus de grammage à l'information neuve et ont changé pour cette raison d'avis plus rapidement quand ces neurones étaient en activité. » La sérotonine a été précédemment impliquée dans la plasticité de amplification de cerveau, et cette étude ajoute le grammage à cette idée, de ce fait s'écartant de la conception courante de la sérotonine comme humeur-amplificateur.

La conclusion neuve peut aider à expliquer mieux une énigme médicale : pourquoi les soi-disant « inhibiteurs sélectifs du recaptage de la sérotonine », ou les ISRS - une classe des antidépresseurs qui sont pensés pour agir en augmentant des niveaux du cerveau de sérotonine de diffusion -, sont plus efficaces en combination avec des thérapies comportementales, basées sur apprendre renforcé des stratégies comportementales à stave hors circuit des symptômes dépressifs.

Utilisant les outils mathématiques développés à UCL par Peter Dayan - qui a abouti l'étude avec Mainen, de la CCU - Kiyohito Iigaya, aussi à UCL, fonctionné en collaboration avec des co-auteurs Madalena Fonseca et Masayoshi Murakami de CCU.

Dans les expériences, les souris ont dû effectuer une tâche apprenante dans laquelle l'objectif était de trouver l'eau. Des « animaux ont été mis dans une chambre où ils ont dû pousser un eau-distributeur de leur côté gauche ou une sur leur droite - qui, avec une certaine probabilité, dispenserait alors l'eau, ou pas », explique Fonseca.

Quand ils ont analysé les caractéristiques, les scientifiques ont constaté que le laps de temps les souris attendues entre les essais (tentatives de trouver l'eau) était variable : ou ils immédiatement ont essayé de nouveau, poussant sur un des eau-distributeurs, ou ils ont attendu plus longtemps avant d'effectuer une tentative neuve. C'était cette variabilité qui a permis à l'équipe d'indiquer l'existence susceptible d'un effet nouvel de sérotonine sur la prise de décision des animaux.

Les longs intervalles de attente étaient plus fréquents au début et à l'extrémité de la séance d'un jour (série d'essais). Ceci se produit probablement parce qu'au commencement les souris sont plus distraites et pas très occupées dans la tâche elle-même, « peut-être espérant sortir de la chambre expérimentale », les auteurs écrivent. À l'extrémité, ayant bu assez d'eau, ils de même moins sont motivés pour la récompense recherchante.

Celui qui le cas, l'équipe ait constaté que, selon la longueur de l'intervalle entre les essais, les souris ont adopté une de deux stratégies de prise de décision différentes pour maximiser leurs possibilités de la récompense (obtenant l'eau).

Particulièrement, quand l'intervalle entre les essais était court, le modèle mathématique que le meilleur a prévu le prochain choix des animaux a été basé presque totalement sur les résultats (l'eau ou aucune eau) juste avant de l'essai (à savoir, elles ont poussé le même eau-distributeur de nouveau ; si cela ne fournissait pas l'eau, elles commuteraient ensuite au l'eau-distributeur alternatif, à une stratégie connus sous le nom de « victoire-séjour-détruire-contact »).

Ceci, les auteurs écrivent, proposent que quand l'intervalle entre deux essais était court, les animaux se soient en grande partie fondés sur leur « mémoire temporaire de travail » pour effectuer leur prochain choix - c.-à-d., de la part de la mémoire à court terme concernée par des perceptions immédiates. C'est ce genre de mémoire qui nous permet de mémoriser un numéro de téléphone pendant une courte période - et l'oublier alors si nous ne le répétons pas à nous-mêmes maintes et maintes fois.

D'autre part, quand l'intervalle entre deux essais consécutifs a duré plus de sept secondes, le modèle que le meilleur a prévu le prochain choix des souris a proposé que les souris eussent l'habitude l'accumulation de plusieurs expériences de récompense pour guider leur prochaine étape - en d'autres termes, leur mémoire à long terme « donnée un coup de pied dedans » (celle qui nous permet d'enregistrer des choses nous apprennent, comme jouer le piano).

Le groupe de CCU a également stimulé les neurones producteurs de sérotonine dans le cerveau des animaux avec la lumière laser, par un optogenetics appelé de technique, pour rechercher les effets des niveaux plus élevés de sérotonine sur leur comportement de forager. Ils ont recherché à déterminer si et comment une augmentation des niveaux de sérotonine affecterait chacune des deux stratégies de prise de décision différentes ils avaient juste découvert.

Quelque chose étonnant alors produit. Quand ils ont mis ensemble tous les essais dans leurs calculs, sans tenir compte la durée de l'intervalle précédent, les scientifiques n'ont trouvé aucun effet significatif de leur manipulation de sérotonine sur le comportement. Il était seulement quand ils ont tenu compte des différentes stratégies de prise de décision mentionnées ci-dessus qu'ils pouvaient extraire des caractéristiques une augmentation des régimes des animaux d'apprendre. La stimulation des neurones producteurs de sérotonine a amplifié l'efficacité d'apprendre de l'histoire des récompenses antérieures, mais le ce seulement affecté les choix effectués après de longs intervalles.

La « sérotonine améliore toujours apprendre de la récompense, mais cet effet est seulement apparent sur un sous-ensemble des choix des animaux », dit Murakami.

« À notre surprise, nous avons constaté que le comportement bien choisi des animaux a été produit de deux systèmes distinctifs de décision », récapitule Iigaya. « Sur la plupart des essais, choix a été piloté par « un système rapide », où les animaux ont suivi une stratégie de victoire-séjour-détruire-contact. Mais sur un nombre restreint d'essais, nous avons constaté que cette stratégie simple n'a pas expliqué les choix des animaux du tout. Sur ces essais, nous avons au lieu constaté que les animaux ont suivi leur « système lent », dans lequel c'était l'histoire de récompense au-dessus de beaucoup d'essais, et non seulement les essais les plus récents, qui ont affecté leurs choix. D'ailleurs, la sérotonine a affecté seulement ces derniers choix, dans lesquels l'animal suivait le système lent. »

Pour le rôle des ISRS en traitant des troubles psychiatriques aimez la dépression, les auteurs concluent : « Nos résultats proposent que la sérotonine amplifie [la plasticité de cerveau] en influençant le régime d'apprendre. Ceci résonne, par exemple, avec le fait que la demande de règlement avec un ISRS peut être plus efficace une fois combinée avec la soi-disant thérapie comportementale cognitive, qui encourage se briser des habitudes dans les patients. »

Source : https://www.fchampalimaud.org