Dans notre vie quotidienne, nous sommes
capables de prendre des milliers de décisions,
qui peuvent avoir plus ou moins d'importance
S'il y a quelque chose qui caractérise les êtres humains, c'est que toute
leur vie repose sur une prise de décision continue, couvrant non seulement les
besoins ou situations de base, mais ayant des effets à court terme – quoi
manger, quels vêtements porter, etc. – mais aussi d'autres plus complexes – quelle
formation politique voter, où investir, accepter ou non une offre d'emploi, se
faire opérer, par exemple – dont les conséquences laissent longtemps leurs
traces, parfois de façon permanente et irréversible.
La formule classique de Platon a régné pendant près de 20 siècles, selon
laquelle l'homme a une âme en conflit constant, divisée entre la raison et les
émotions tenues pour responsables des erreurs. Cependant, la science moderne,
surtout depuis le XXème siècle – avec le développement de la psychologie et des
neurosciences – a montré que, dans les faits, le processus est beaucoup plus
complexe.
Selon le neuro-scientifique Lehrer, il ne faut pas sous-estimer, comme le
faisaient les philosophes classiques, les émotions, car elles jouent un rôle
majeur dans le processus de la pensée. Elles sont positives, même lorsque des
erreurs sont commises, car à moins de ressentir les symptômes désagréables de
l’erreur, le cerveau n’examinera jamais ses modèles.
Comment prendre une décision rapide et adaptée dans un environnement
complexe et changeant ? C’est une question à laquelle nous sommes tous
confrontés, pris dans les flots d’information parfois contradictoires propres à
la vie moderne.
De façon plus pragmatique, il s'agit d'un enjeu de survie pour tous les
organismes vivants qui naviguent entre la nécessité de quérir des ressources et
celle d’éviter les prédateurs. Dès lors, il semble raisonnable de postuler que
l’évolution a favorisé le développement d’une architecture cérébrale permettant
une prise de décision rapide et adaptée. En identifier les principes
fonctionnels est un enjeu majeur des neurosciences contemporaines.
Comment le cerveau et les
circuits neuronaux agissent-ils pour traiter les informations et choisir en
conséquence ?
Nous devons choisir quoi faire et, bien que les décisions soient
logiquement très différentes, nos circuits neuronaux doivent fonctionner pour
traiter toutes les données et choisir en conséquence. La science se demande
depuis des années exactement comment fonctionnent les groupes de neurones responsables
de la prise de décision. Avant de prendre une décision, nous devons analyser
les conditions environnantes. Le cerveau, avant l'élection, doit traiter cette
information et ensuite être capable de décider correctement.
Jusqu'à présent, les scientifiques pensaient qu'il y avait deux groupes
de neurones : un premier réseau de cellules nerveuses serait chargé de
filtrer si le mouvement ou la couleur était plus pertinent pour prendre la
décision, tandis que le second groupe de neurones devrait uniquement tenir
compte des informations sensorielles, préalablement filtrées pour choisir ce
que nous faisions.
En d'autres termes, la recherche a supposé que nous ne pouvions pas
traiter toutes les informations de manière globale et que, par conséquent, nous
avions besoin de deux passerelles neurales, qui nous aideraient à filtrer ces
données.
Évolution de certaines études
scientifiques concernant la prise de décision
*
*
Des chercheurs découvrent une
zone du cerveau liée à la prise de décision
Un groupe de chercheurs de
l'Université de Saint-Jacques-de-Compostelle, dont l'étude a été publiée dans les Actes de l'Académie des
États-Unis d'Amérique (PNAS) en octobre 2009, a découvert une zone du
cerveau, appelée cortex prémoteur, chargée de la surveillance et d’analyser les
conséquences des décisions.
Pour adapter les décisions aux besoins de l’environnement, l’être humain
doit évaluer ses actions et savoir si les réponses données sont correctes,
grâce à l’introspection, à la mémoire et à la prise de décision, fonctions qui
dépendent du cortex prémoteur.
Les chercheurs ont montré que les neurones de cette partie du cerveau
effectuent toutes les opérations nécessaires à la prise de décision, évaluent
leurs résultats et, par conséquent, modifient les critères d'ajustement du
comportement.
Ils ont souligné, dans un communiqué, qu'il s'agissait d'une découverte
d'une grande importance, car ces fonctions sont altérées dans de nombreux
troubles du comportement et peuvent donc être des cibles thérapeutiques pour
ces maladies.
Des chercheurs localisent la
place du cerveau où les décisions sont prises
Selon une étude réalisée par des scientifiques de l'Université de
Stanford et publiée dans le magazine Nature en novembre 2013, les décisions sont prises dans une seule
région du cerveau. Et ce serait dans le cortex préfrontal – le lobe frontal –,
une zone dans laquelle un seul groupe de neurones intègre les informations pour
prendre plus tard une décision à ce sujet. C'est une découverte que, si elle
était confirmée, pourrait changer plusieurs concepts considérés comme allant de
soi en neuroscience, car jusqu'à présent, on pensait que deux groupes de
neurones entraient en jeu, et non un comme cela a été prouvé.
La ligne de recherche, dans laquelle ils ont utilisé des singes en tant
que modèles animaux et programmes informatiques complexes, a conclu qu’il
existe un point spécifique du cortex préfrontal responsable de ce type de
traitement de données et de prise de décision.
En d'autres termes, il n'y aurait pas deux circuits neuronaux – filtrage
de l'information et choix final –. Au contraire, les décisions seraient prises
par un seul groupe de neurones, situés dans le lobe frontal, qui intégrerait
les informations et ferait ensuite un seul choix.
Leurs travaux, qui consistaient en des expériences biologiques et en
utilisant des modèles informatiques, changeraient nombre des concepts
actuellement connus en neuroscience. Cette étude, à l'instar d'autres projets
liés à des projets neuro-biologiques, démontre une nouvelle fois l'inconnu que
le cerveau est aujourd'hui, au 21ème siècle.
La zone du cerveau pour la
prise de décision et la planification est "exclusivement humaine"
Des scientifiques de
l'Université d'Oxford, dont les
conclusions ont été publiées dans le magazine Neuron en janvier 2014, ont découvert une
zone du cerveau qui semble être exclusive à l'homme et qui a très probablement
quelque chose à voir avec les pouvoirs cognitifs.
Une zone de la taille d'une noix située dans le cortex frontal s'appelle
le pôle frontal latéral. Il est responsable de la planification et de la prise
de décision et, selon les nouvelles découvertes, n’a pas d’équivalent dans le
cerveau du singe. Les chercheurs pensent donc que cette région du cerveau
pourrait être responsable de la supériorité de l'être humain dans les tâches
qui nécessitent une planification stratégique, la prise de décision et
l'exécution de plusieurs tâches simultanément.
Les chercheurs ont comparé l'imagerie par résonance magnétique du cortex
frontal ventrolatéral chez l'homme et chez le macaque, une région du cerveau
qui contrôle le langage et les processus complexes de la pensée. Étonnamment,
il a été constaté que la région était en grande partie reliée de la même
manière entre les espèces. Mais la différence notable était le pôle frontal
latéral.
Les parties du gros cortex frontal ventrolatéral sont impliquées dans des
maladies telles que le TDAH (trouble d'hyperactivité avec déficit de
l'attention), la toxicomanie et les troubles compulsifs. Le langage est affecté
lorsque des parties de la zone sont endommagées à la suite d'un accident
vasculaire cérébral ou de maladies neurologiques.
Par conséquent, une compréhension plus approfondie de cette zone aidera
les scientifiques à en apprendre davantage sur les changements du cerveau dus
aux maladies et aux dommages.
La prise de décision implique
une zone du cerveau jusqu'à présent méconnue
Des scientifiques de l'Institut de neurosciences cognitives et
intégratives d'Aquitaine (INCIA, CNRS/Université de Bordeaux), dont les travaux
ont été publiés dans The Journal of
Neuroscience en septembre 2015, ont
découvert qu'une zone du cerveau située dans le thalamus joue également un rôle
capital dans la mise en œuvre d’une architecture cérébrale permettant une prise
de décision rapide et adaptée.
Classiquement, il a été considéré
que les fonctions cognitives les plus avancées, comme la capacité à raisonner,
à planifier ou encore à élaborer des stratégies en vue de résoudre un problème,
devaient nécessairement s’incarner dans les régions du cerveau les plus
évoluées. De ce raisonnement découle un large intérêt des neuro-scientifiques
pour le cortex, et plus particulièrement pour sa partie dite préfrontale. Cet
engouement, s’il est compréhensible, a pour inconvénient d’occulter l’apport
fonctionnel d’autres régions cérébrales.
Chez l’homme (à gauche) comme
chez le rongeur (à droite), le cortex préfrontal (en vert) est la partie la
plus antérieure du cerveau. Chez ces deux espèces, le thalamus (en bleu)
correspond à une région profonde, dite sous-corticale.
Une région sous-corticale précise
retient particulièrement l’attention : le thalamus, source principale de
l’innervation de l’ensemble du cortex, et particulièrement de sa subdivision
préfrontale.
Il faut concevoir le thalamus
comme une structure fortement différenciée, constituée d’une multitude de “noyaux” – des groupements de neurones – ayant chacun une connectivité corticale qui lui
est propre.
Initialement, le rôle du thalamus
était conçu comme celui d’un transfert passif de l’information vers l’étage
cortical supérieur, où les opérations mentales complexes sont censées opérer. Dès
le début des années 1980, le rôle du thalamus dans la mémoire a pourtant été
reconnu. Quelques années plus tard, certaines conceptions théoriques issues de
la neurophysiologie ont fait valoir le fait que le cortex envoie lui aussi, en
retour, des projections vers le thalamus et donc que cette dernière région ne
saurait être limitée à un rôle de relais.
Il faut néanmoins attendre les
toutes dernières années et la mise à disposition de nouvelles techniques en
neurobiologie pour véritablement s’attaquer aux principes fonctionnels à
l’œuvre dans les “boucles” formées par les projections réciproques unissant
cortex et thalamus.
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| Les neurones du cortex préfrontal qui innervent le thalamus apparaissent en rouge |
Les scientifiques peuvent
désormais étudier de façon spécifique les éléments constituants de ces fameuses
boucles : les voies thalamo-corticales (du thalamus vers le cortex) et les
voies cortico-thalamiques (du cortex vers le thalamus).
Pour ce faire, ils ont réalisé
deux expériences complémentaires sur le rat visant à inhiber de façon
transitoire et spécifique, par la méthode pharmacogénétique, les neurones thalamiques
innervant le cortex préfrontal ou bien, au contraire, les neurones corticaux
innervant le thalamus.
À chaque fois, ils ont examiné le
choix des animaux lorsqu’ils évaluaient la valeur courante de la récompense ou
le lien causal entre l’action et son effet.
Les résultats obtenus permettent
d’établir que ces voies ont un rôle complémentaire mais néanmoins différent :
inhiber la voie cortico-thalamique empêche les animaux de fonder leur choix sur
la valeur courante de la récompense, mais pas sur l’effet escompté de l’action.
Inhiber la voie thalamo-corticale est à l’inverse essentiellement délétère pour
baser le choix sur le lien causal entre l’action et son effet.
Schéma d’un cerveau de rat montrant que les deux
attributs principaux de la prise de décision, valeur de l’action et
contingence, sont implémentés de façons différentielles par les voies
thalamocorticales et corticothalamiques.
Ces résultats vont clairement à l’encontre
de la vision classique du thalamus conçu comme un relais, puisqu’ils font au
contraire apparaître le cortex préfrontal et le thalamus comme deux partenaires
ayant chacun une partition à tenir pour une prise de décision adaptée. La
direction de propagation de l’information apparaît dès lors comme une
caractéristique fonctionnelle importante des circuits thalamo-corticaux.
Cette caractéristique ouvre de
nouvelles perspectives pour mieux appréhender les principes de fonctionnement
des circuits neuronaux. De nombreuses régions cérébrales sont réciproquement
connectées et éprouver la généralité du principe de direction des informations
apparaît comme un objectif important.
Cette étude permet d'identifier
l'existence d'un circuit entre le thalamus et le cortex qui s'avère primordial
dans la prise de décision adaptée à l'environnement. L'originalité de cette
découverte provient du rôle fondamental que les chercheurs attribuent au
thalamus submédian, une structure jusqu'à présent ignorée dans le domaine des
comportements adaptatifs. Ce résultat suggère que de nombreux circuits
fonctionnels sous-tendant ce type de comportement impliqueraient une
contribution du thalamus. Les chercheurs comptent poursuivre l'exploration de
ces circuits thalamo-corticaux, dont la compréhension pourrait améliorer notre
connaissance de nombreuses pathologies, comme la schizophrénie ou encore
l'addiction.
Des chercheurs trouvent une
zone du cerveau qui génère des décisions "presque automatiques"
Des chercheurs de l'Université
Pompeu Fabra et de la clinique hospitalière de Barcelone (Espagne), de
Bournemouth (Royaume-Uni) et de l'Université Harvard (États-Unis), dont
l'étude a été publiée dans la revue Nature Communications en mars 2017,
ont découvert la région du cerveau, le cortex orbitofrontal, où les décisions
reposent sur des expériences récentes, qui permettraient de prédire le
comportement humain même avant le stimulus.
L'étude a montré que le cortex
orbitofrontal pourrait être beaucoup plus impliqué dans la prise de décision
qu'on ne le pensait auparavant.
Selon les recherches, cette
région pourrait être responsable de l'intégration des informations sensorielles
avec l'expérience récente afin de prendre une décision qui prenne en compte
toutes les informations accessibles et optimise ainsi leurs chances de succès.
Pour les êtres vivants, obtenir
des informations correctes du monde extérieur – par le biais des sens – est un processus essentiel pour prendre la décision la plus appropriée
dans chaque situation particulière.
Les chercheurs ont travaillé avec
des rats entraînés à résoudre une tâche de discrimination auditive, afin de
commencer à comprendre le processus de prise de décision au niveau neuronal et
les régions du cerveau impliquées. Les rats avaient la capacité de combiner les
informations sensorielles qui leur avaient été données avec des données dont le
passé était proche.
Ils ont découvert que les
neurones du cortex orbitofrontal codent l'ensemble des variables pertinentes
pour l'exécution correcte de la tâche : le passé récent, les informations
sensorielles actuelles et, étonnamment, ils ont révélé pour la première fois
une activité prédictive de la décision, même avant que l'information sensorielle
soit présentée.
Selon les auteurs, c'est l'une
des premières études à analyser, en fonction sur le comportement et les neurones,
auxquels devaient-ils lire leur activité, dans le but de pouvoir prédire leur
décision avant que le stimulus soit présenté.
Un autre progrès a été réalisé en
effectuant des enregistrements électro-physiologiques dans le cortex
orbitofrontal, ce qui leur a permis d'accéder à l'activité d'un petit groupe de
neurones avec une résolution temporelle très élevée.
Une autre préoccupation de la
science est de distinguer le cerveau féminin du cerveau masculin. On sait
maintenant que, au-delà du sexe de la personne, l'interaction des hormones
sexuelles féminise ou masculinise le cerveau.
Le "sexe du cerveau" est
déterminé par l'exposition hormonale du bébé avant la naissance, qui n'a aucun
lien avec l'homme ayant des testicules ou des ovaires, ni par la symétrie du
cerveau de la femme entre les deux hémisphères.
Une combinaison d'expériences
récentes et de celles du moment sont celles qui évaluent le cortex
orbitofrontal du cerveau pour prendre une décision, une découverte qui, selon
les scientifiques, ouvrirait la porte à la prédiction du comportement humain.
*
*
Le cortex préfrontal
Le cortex préfrontal est le
reflet le plus sophistiqué de notre évolution. Du point de vue évolutif, il
s’agit de la dernière région corticale à se développer. Son développement n’est
en réalité complet qu’à l’âge de 20 ou 25 ans.
Il est identifié facilement car
il s’agit de cette zone rugueuse et plissée, située dans la zone la plus proche
de notre visage, là où sont contenus les processus mentaux et cognitifs les
plus complexes.
C’est la région du cerveau associée à la planification de comportements
cognitivement complexes et à l’expression de la personnalité. Les
scientifiques appellent “fonctions exécutives” toutes ces tâches sophistiquées
effectuées par le cortex préfrontal.
Les parties du cortex
préfrontal
Le cortex préfrontal est ce
centre de contrôle sophistiqué et en même temps extrêmement complexe qui possède de multiples connexions avec
différentes régions du cerveau. Ainsi, des structures telles que l’hippocampe,
le thalamus et le reste des lobes cérébraux partagent avec lui des voies directes,
des canaux où l’information va et vient de manière quasi incessante.
Les fonctions du cortex
préfrontal
* Il coordonne et ajuste notre comportement social.
* Il nous aide à contrôler les
impulsions et à gérer nos émotions.
* C’est dans cette zone que nous
mettons en œuvre les processus liés à notre personnalité (être plus timide,
plus audacieux, plus ouvert à l’expérience …).
* La motivation, la capacité à
disposer de suffisamment d’illusion et d’impulsion pour atteindre un but, est
également située dans le cortex préfrontal.
* Nous concentrons l’attention, nous organisons des informations
complexes et planifions.
* C’est ici que se situe
également la mémoire de travail, ces compétences cognitives grâces auxquelles
nous conservons des informations lorsque nous expérimentons ou faisons des
choses.
Le cortex orbitofrontal
Le cortex orbitofrontal est l’une des zones cérébrales les plus
intéressantes. Il est lié à notre personnalité, à nos émotions et
surtout au comportement social.
Le cortex orbitofrontal est situé
dans la partie frontale du cerveau. Il
est juste au-dessus de nos orbites, ou cavités oculaires, et possède également
des connexions directes avec les zones sensorielles et les structures du
système limbique liées à l’émotion et à la mémoire.
Fonctions du cortex
orbitofrontal
Le traitement des émotions
sociales. Cette zone est connectée
au système limbique ainsi qu’à l’amygdale. Or, la particularité de cette
région est qu’elle articule les émotions liées à nos comportements sociaux :
l’agressivité, le manque de respect, savoir vivre ensemble en favorisant des
interactions appropriées avec les autres…
Cette structure abrite également
un “système de surveillance”. En d’autres termes, nous essayons grâce à elle de
nous comporter en fonction d’un contexte, en nous adaptant à un équilibre
social où nous contrôlons nos impulsions les plus basiques.
Le système de récompense. Le
cortex orbitofrontal est également lié aux comportements que nous, les humains,
effectuons en fonction des récompenses ou des punitions que nous recevons.
La prise de décisions. Cette
zone de notre cortex frontal possède une relation étroite avec ce comportement
complexe que constitue l’acte de prendre une décision. Dans cette structure se situe notre
motivation lorsque nous prenons l’initiative d’un comportement ou d’une action
déterminée. Les personnes ayant une lésion du cortex orbitofrontal
pourraient montrer une grande apathie, inhibition ou même un mutisme lors de la
prise de décision. Si elles franchissent le pas et initient un type d’action en
fonction d’un problème, elles seront
incapables d’évaluer quelle option est la moins risquée, la plus prudente et
adaptée aux attentes du contexte social le plus proche.
Voir aussi…
