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Pari sur la dopamine

> Fiorillo CD, et al.
Discrete coding of reward probability and uncertainty by dopamine
Science 2003 ; 299 : 1898-1902
Dept of anatomy, University of Cambridge, UK

Les neurones dopaminergiques du système de récompense pourraient générer un signal d’erreur qui jouerait un rôle important dans l’apprentissage de la prédiction d’une récompense. Il semble maintenant que ces mêmes neurones signalent le niveau d’incertitude dans un essai expérimental, ce qui pourrait nous expliquer pourquoi le jeu peut sembler aussi addictif.
Fiorillo et al., dans Science, décrivent des expériences dans lesquelles des singes ont été conditionnés avec différents stimuli visuels, chacun de ces stimuli ayant une probabilité différente d’être suivi par une récompense (quelques gouttes de jus de fruit). De telle manière, par exemple, qu’un des stimuli était toujours suivi par le jus de fruit, alors qu’un autre seulement dans un quart des essais. Les singes ont appris ces relations, ils lèchent vigoureusement les gouttes de jus lorsqu’ils voient le stimulus « toujours récompensé » et l’intensité du léchage diminue avec la probabilité de récompense.
En accord avec des précédents travaux du même groupe, les neurones dopaminergiques du système de récompense des singes produisent un signal lié au stimulus, plus fort lorsque les stimuli prédisent une récompense de façon plus fiable, et un signal lié à la récompense lui aussi plus fort mais lorsque la récompense n’a pas été prédite de façon fiable. Mais les auteurs ont également vu un nouveau signal : une augmentation plus graduelle dans le niveau de décharge des neurones pendant les 2 secondes d’intervalle entre le début du stimulus et la récompense potentielle, qui était plus grand lorsque l’incertitude au sujet de la possible récompense était la plus élevée.
Quand un stimulus est soit toujours soit jamais associé à une récompense, il n’y a aucune incertitude. Par contre, l’incertitude est plus grande quand la probabilité de récompense est de 0.5, elle-même associée à la réponse des neurones dopaminergiques la plus grande. Ainsi, il semble qu’au cours des essais, la même population de neurones code deux aspects différents de la récompense potentielle : un correspondant à l’erreur de prédiction de la récompense et un mesurant l’incertitude.
Ce second signal a aussi son corrélat dans la théorie de l’apprentissage. Selon la théorie de Pearce-Hall, l’attention dépend de l’incertitude sur les ‘renforceurs’ et l’apprentissage dépend lui-même de l’attention. En situation réelle, l’incertitude d’un animal sur le fait qu’une action ou un évènement sera récompensant correspondrait juste au fait qu’il n’ait pas d’information suffisante pour baser sa prédiction, de telle manière qu’il prêtera plus d’attention à en connaître l’issue. Les neurones dopaminergiques pourraient procurer un signal qui faciliterait son attention et ainsi l’apprentissage.
La dopamine est fortement impliquée dans la récompense et l’addiction. L’augmentation graduelle de la signalisation dopaminergique en cas d’incertitude ne serait pas renforçante, mais pourrait expliquer les résultats expérimentaux montrant qu’un animal préfère une récompense attribuée de façon variable plutôt que fixe. Cela pourrait aussi expliquer, selon les auteurs, pourquoi le jeu, dans lequel les récompenses sont par définition incertaines, est aussi populaire et peut même sembler, chez certaines personnes, addictif.

M. Naassila, PhD
Laboratoire de Physiologie-Alcoologie, Amiens