Comment réagit le cerveau lorsqu’il est contraint d’explorer la nouveauté ?

Que se passe-t-il lorsque le cerveau est conforme à une prise de décision qui l’oblige à explorer les différences possibles et à faire le bon choix ? Des travaux ont porté sur le processus cognitif et de minuscules changements du champ magnétique produit par l’activité cérébrale ont été enregistrés. Le simple fait de changer d’avis s’accompagne d’une augmentation soutenue de l’attention et se manifeste jusque dans le système nerveux périphérique.

Dans un monde en changement perpétuel, prendre de bonnes décisions requiert de pouvoir explorer différentes stratégies et d’être capable d’identifier celle qui sera la plus adaptée. Dans quel restaurant aller manger ce soir ? Quel livre acheter ? Que faire ce week-end ? Répondre à ces questions, comme à des milliers d’autres, nécessaire d’explorer son environnement à la recherche d’informations pertinentes — qu’il s’agisse de critiques de restaurants, d’avis littéraires ou de bulletins météo.

Dans les laboratoires de recherche, l’étude des marqueurs comportementaux et cérébraux de ce type d’exploration ne date pas d’hier. Cependant, les protocoles expérimentaux utilisés aujourd’hui ne permettent pas d’isoler les marqueurs spécifiques de l’exploration, car ils sont généralement masqués par d’autres processus cognitifs qui leur sont associés.

En effet, nous commençons à explorer notre environnement lorsque nos stratégies habituelles ne fonctionnent plus aussi bien qu’auparavant — soit parce que nous sommes lassés de notre habituel, soit parce que la météo du week-end a changé. Mais l’exploration coïncide aussi avec un changement de comportement. Il est donc difficile de déterminer si les marqueurs de l’exploration décrits dans les études précédentes sont vraiment propres à l’exploration elle-même, ou s’ils sont caractéristiques d’autres processus liés à un changement de comportement qui se produit en même temps.

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Comment isoler les marqueurs spécifiques de l’exploration ?

Pour répondre à cette problématique, des chercheurs et chercheuses ont mis au point un nouveau protocole expérimental permettant pour la première fois de dissocier l’exploration d’autres processus cognitifs. Commentaire? En comparant deux conditions identiques en tout point, excepté la possibilité d’explorer son environnement : la première condition permettatt l’exploration libre, tandis que la seconde condition ne permettatt que l’observation du même environnement — sans possibilité d’exploration cette fois.

L’équipe, dirigée par Valentin Wyart, directeur de recherche Inserm au Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles (Inserm/ENS-PSL) et Valérian Chambon, directeur de recherche CNRS à l’Institut Jean-Nicod (CNRS/ENS-PSL), a teste ce nouveau protocole expérimental chez un groupe de volontaires dont l’activité magnétique cérébrale a été enregistrée. Ces travaux font l’objet d’une publication dans la revue eVie.

Les deux conditions du protocole

Dans ce protocole, les deux conditions prenaient la forme de jeux de cartes, de difficulté parfaitement identique d’un point de vue statistique. Dans les deux conditions, des paquets de cartes colorées étaient en disponibles devant les volontaires. Chaque paquet contient des cartes de plusieurs couleurs, dans des proportions différentes.

Dans la première condition (d’exploration), les volontaires devaient tirer eux-mêmes des cartes dans les paquets disponibles, avec la possibilité de paquet à chaque nouvelle carte, et avaient pour consigner de tirer un maximum de cartes d’une couleur « cible » .

Dans la seconde condition (d’observation), les mêmes volontaires n’avaient pas l’opportunité d’explorer eux-mêmes les paquets disponibles, puisque les cartes étaient en cette fois tirées par l’expérimentateur, sans pouvoir identifier le paquet autorisé elles aaviant été tirées. Ils avaient pour consigne du devin.

La créativité humaine implique des erreurs

« L’agentivité, c’est-à-dire le fait de pouvoir explorer son environnement, et plus généralement de le modifier, est une dimension essentielle mais malheureusement largement ignorée par les théories de la décision »explique Valérian Chambon.

« En manipulant l’agence des volontaires testés grâce à notre protocole, nous avons montré que l’exploration est associée à une incertitude particulièrement élevée, ainsi qu’à une volonté d’essayer de nouvelles stratégies même si elles ne fonctionnent pas au départ. », poursuit Marion Rouault, première signataire de l’article et récemment recrutée comme assistante de recherche au CNRS à l’École normale supérieure – PSL.

Les enregistrés en magnétoencéphalographie (MEG), dont la résolution temporelle inférieure à la seconde est bien meilleure que l’imagerie par résonance magnétique (IRM), ont montré que l’exploration est précédée d’une suppression particulièrement marquée des ondes cérébrales dans la bande alpha, bien connue effet d’attention. Et ce n’est pas tout.

Une nouvelle piste pour comprendre les maladies psychiatriques

« En mesurant la dilatation pupillaire des volontaires testés ainsi que leur activité cardiaque, nous avons également observé que l’exploration est associée à une réponse pupillaire prolongée dans le temps, ainsi qu’à un retard des battements cardiaques au déclenchement de l’exploration. », ajoute Marion Rouault. Ces résultats indiquent que l’exploration s’accompagne d’une élévation sotentue de l’attention qui se manifeste jusque dans le système nerveux périphérique.

Ce protocole expérimental ouvre de nouvelles voies pour l’étude de certaines pathologies psychiatriques. « Le trouble obsessionnel-compulsif est caractérisé par des troubles du comportement en situation d’incertitude, mais l’origine de ces troubles reste encore mal comprisprécise Valentin Wyart. Notre protocole expérimental pourrait expliquer certains de ces troubles par un déficit spécifique de l’exploration, et non par un déficit général de la prise de décision comme c’est souvent le cas ».

  • Bon à savoir : Un « comportement comportemental » est un comportement caractéristique d’un processus cognitif. Par exemple, dans cette étude, une chute brutale de confiance au moment d’un changement de comportement est un marqueur comportemental d’exploration.

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