Neurobiologie de l’apprentissage

1. Neurobiologie de l’apprentissage Cours DEA Neurosciences Casablanca 15/ février 2006 Glyn Goodall Mél : goodall@sm.u-bordeaux2.fr Site web : www.sm.u-bordeaux2.fr/~goodall

2. S=> choc SL => choc S? L? 2x 2x oui non SL => choc S? L? 2x oui oui SL=> choc S? L? 2x oui non L => choc L? 2x oui KBE Masquage contrôles contrôles Blocking Si on a un blocage on aura appris que S, si on a pas de blocage on aura appris les deux Masquage Si on a un masquage, on aura appris soit S soit L, si on a pas de masquage on aura appris les deux

3. Vous allez voir apparaître sur l’écran des objets. Vous devez deviner quel est la caractéristique de l’objet qui prédit l’apparition de ce dessin. Attention, ce n’est pas une suite ni une séquence d’objets qui prédit le dessin mais l’objet situé strictement avant.

4. Phase d’essai

5. 3 3 4 2 3 5 9 9 7 1 3

6. Prêt ?

7. copain torrent MURMURE majesté ongle délice courbe océan grill REFUGE surplus musée soupçon liquide CUISSE huile sanglot camion MAIRE insecte

8. barque INJURE vigne drapeau tension caisse rupture concept fierté LIQUIDE étape TASSE habile bouquet ruban excuse tasse cendres CONTE radio façade

9. sanglot apprendre GARDIEN siffler délice galion ancre adorable HARICOT agriculture contrôle chimie poignet PLISSER casier astre vache prairie MACHINE pudeur

10. valise fragile PORCELAINE sergent appétit slip majeur pudeur bouffon boire TRIANGLE tracteur panier GRIMPER manteau cochon planche vernis CENTRAL ours

11. Maintenant, le dessin n’apparaîtra plus. Mais vous devez indiquer les « bons » stimuli (ceux qui, selon vous prédisaient l’arrivée de la figure).

12. vigne excuse VALISE tension final ruban courbe bouquet sergent porcelaine poudre CENDRE TASSE PLAFOND volte rancune PLANCHE délice PANIER pureté

13. PLANCHE PLAFOND PANIER VALISE TASSE CENDRE rancune bouquet ruban excuse vigne sergent poudre

14. Vous allez voir apparaître sur l’écran des objets. Vous devez deviner quel est la caractéristique de l’objet qui prédit l’apparition de ce dessin. Attention, ce n’est pas une suite ni une séquence d’objets qui prédit le dessin mais l’objet situé strictement avant.

17. FIN

18. Maintenant, le dessin n’apparaîtra plus. Mais vous devez noter les caractéristiques qui, selon vous, prédisent l’arrivée de la figure (tête verte).

21. DVA=aAbUS(lUS-VAX) et DVB=aBbUS(lUS-VAX) l Intensité du SC A Intensité du SI VAX DVX n n+1

22. Les bases cérébrales :« Core Liking » = sensation agréable inconsciente Le Pallidum Ventral : Cause nécessaire • Le Shell du NAcc : cause suffisante • Circuit opioïde (Pecina & Berridge, 2000) • Le Noyau parabrachial

23. DA et récompense • Les récompenses alimentaires • Augmentation (+30% - 70%) quand nourriture présenté, mais… • La DA n’est pas = récompense alimentaire • Avec d’autres récompenses primaires, on observe des effets comparables • Les récompenses par stimulation cérébrale • Les stimulations sont dans la voie mésolimbique • La stimulation = augmentation de DA dans le NAcc • Différences selon auto- ou allo- administration! • L’administration de drogues • L’administration de drogues = récompense • Les animaux auto-administrent les drogues abusés par l’homme • Ces drogues augments la DA du NAcc • Les stimuli aversifs • La DA augmente aussi suite aux stimuli aversifs • Explications basés sur la fin du stimulus aversif = soulagement • Il restent des cas d’augmentation pour le déclenchement du stimulus aversif (+Bassareo et al. 2003 !)

24. Principes • Sensibilisation comportementale à des psychostimulants peut augmenter les propriétés « incentive » d’une récompense naturelle (Fiorino and Philllips, 1995) • DA Mésolimbique joue un rôle facilitateur dans la copulation • Méthodes • Femelles ovariectomisées + injections d’oestradiol et de progestérone • Implantation de canules de dialyse • Sensibilisation à l’amphétamine pour les mâles dans contexte expérimental

25. Problématique • Est-ce que la facilitation du comportement sexuel se fait bien par l’intermédiaire de la DA du Noyau Accumbens? • En d’autre terme si le comportement sexuel passe par une augmentation de DA du Noyau Accumbens, la sensibilisation à l’amphétamine qui augmente la DA de ce noyau devrait faciliter le comportement sexuel.

26. Appareillage comportemental:

27. Activité sexuelle

28. Effet de la sensibilisation à l’amphétamine sur l’activité locomotrice:

29. Dopamine et comportement sexuel

30. Discussion • Sensibilisation à l’amphétamine • facilitation du comportement sexuel • Augmentation de DA dans le noyau accumbens • Confirmation du rôle de la DA dans la motivation

31. Discussion • Cependant l’augmentation de DA se fait surtout à la vue de la femelle suggérant que c’est la perception de la valeur « recherchée» (aspect émotionnel et motivationnel) qui augmente la DA • Autrement dit l’augmentation de la DA est synonyme de « désirabilité » , de «motivation», c’est la théorie de « l’incentive salience » • Ainsi la seule représentation mentale de la valeur associée au plaisir devrait libérer de la DA et augmenter par conséquent la motivation d’obtenir cette valeur (addiction, sexe, nourriture) • DA agit comme si « elle ravivait en mémoire un souvenir plaisant »

32. Dopamine = Motivation Berridge et Robinson (1998) « DA transforms the brain’s neural representations of conditioned stimuli, converting an event or stimulus from a neutral “cold” representation (mere information) into an attractive and “wanted” incentive that can “grab” attention. » • Incentive Salience • Liking vs. Wanting

33. Dopamine= Motivation Ikemoto et Panksepp (1999) « The primary role of NAS DA is to facilitate flexible approach responses by modulating incentive motivation processes. »

34. Dopamine= Motivation Ikemoto et Panksepp (1999) • Anticipation vs. Consommation (Sherrington, 1906) • Le DA : Consommation vs. Acquisition des Récompenses • Les oppositions de Konorski (1967) • Les arguments pour le modèle • Leur modèle • La DA du NAcc stimule l’exploration et la recherche appétitif • Elle facilite les réponses flexibles d’approche en modulant les processus de « incentive motivation »

35. Ikemoto et Panksepp (1996) • Rats traversent une allée pour sucrose • 5 essais par séance • Mesure de vitesse de course et consommation de sucrose • Une forte dose d’agoniste de DA (en NAcc) • Ralenti la course • Pas de diminution de consommation • Ce n’est donc pas QUE l’effet de récompense • Ces effets n’existent pas au premier essai • Ils croissent avec les suivants

36. Les arguments • Mesures neuronales • La DA du NAcc augmente lors de stimuli importants • Les effets sur le comportement • Activité locomotrice • Consommation de nourriture • Renforcement conditionné • Amassement • Choix de nourriture • Apprentissage par motivation alimentaire • Comportement sexuel • Évitement active • Inhibition latente

37. Dopamine = Surprise Schultz (1998) « DA released by neurons in the substantia nigra and VTA serve as a teaching signal to code for a deviation or error between the actual reward received and predictions of the time and magnitude of reward. »

38. Dopamine = Incertitude • 5 Stimuli, associés à des probabilité de récompense : 0 -> 0,5 -> 1 • Mesure de léchage, en prévision de la récompense, et signal SNc • Lors de récompense, le signal phasique est le plus fort quand la probabilité est faible • Avec p=0,5, le signal tonique augmente à mesure que le moment de la récompense possible approche

39. Une réconciliation 1:Surprise et Incertitude Tobler, Dickinson et Schultz (Novembre, 2003) La prédiction de l’absence d’une récompense est très différent de « pas de récompense » SR+ attendue, non présenté SR+ pas attendue, présenté SR+ empêché, présenté DA Signal < <

40. Une réconciliation (2):Surprise et Motivation Comment on “Discrete Coding of Reward Probability and Uncertainty by Dopamine Neurons” Gray, J.A., Schmajuk, N.A., and Young, A. (2003)

41. Le système émotionnel du cerveau • Une approche expérimentale : la peur apprise • Substrats neuraux de la peur apprise • Les circuits • Les mécanismes cellulaires • Autres façons pour étudier la peur • L'émergence de l'émotion humaine subjective Pour plus de détails, cliquer ici

42. Les circuits cérébraux • L'amygdale • Le noyau central (ACe) • Les entrées vers le ACe • Projections depuis le ACe • Le rôle des différentes entrées • Le thalamus • Le cortex sensorielle • L'hippocampe • Le cortex pré-frontal

43. Caractéristiques des cellules du NAL • Latence courte • Habituation rapide • Spécificité selon qualités du stimulus • Préférence pour hautes fréquences • Seuils élevés • Co-réactivité auditive et somesthésique

44. Principes • Motivation, récompense ou plaisir ? • Cortex préfrontal, Noyau Accumbens (shell/core) • Stimuli positifs / négatifs • Techniques utilisés (électrophysiologie/microdialyse) • Méthodes • Les stimuli sont tous de la même modalité (gustative) • Positif / Négatif / Négatif naturel / Nouveauté • Utilisation de microdialyse chez des rats libres de bouger

45. La démarche • Stimuli : sucrose (20%), chocolat, fonzies, quinine, urine de renard • Sondes de dialyse : Core, shell, PFCX + cathéter intra-oral • Injection de substances + observation du comportement + dialyse • Mimiques positifs vs. Négatifs • Latence et quantité de Fronzies consommés • Reniflement, piloerrection et défécation face à l’urine

47. Synthèse des résultats O : Pas de changement + : Augmentation DA ->+ : Augmentation retardé

48. Conclusions • DA du Shell : Valeur motivationel et Nouveauté • DA du Core et PFCx : Valeur motivationelle générique • Dans le Core et le PFCx • Augmentation la DA • Immédiatement • Indépendamment de leur valence (Positif ou Négatif) • Dans Shell • Augmentation de DA pour Stimuli positifs et inconnus • Augmentation DA retardé pour stimuli négatifs • seulement pour stimuli courts (<5min) : donc, état positif de récupération ? • Le signal DA est une conséquence ce et non une cause du comportement • Parce que : on observe le comportement, même sans le signal shell • L’activité DA dans les différentes zones de projection n’est pas uniforme pour des stimuli motivants (positifs…) • La DA du Shell aurait un rôle important dans le conditionnement

49. L’analyse de Tobler et al. (2003) • DA mésolimbique = inattendue • DA est nécessaire pour récompense • Les deux signaux DA • Incertitude • Surprise

50. Joseph et al., 2003 • Dans quels conditions observe-t-on des changements de l’activité neuronale dans le Noyau Accumbens ? • Activité vs. Libération • Libération sans récompense • Les conséquences comportementales quand on empêche l’action DAergique • L’attention • Quel est sa fonction ?