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Paris, 7 février 2007

Prise de décision : mise en évidence d'un lien entre cognition et exécution

Une équipe de chercheurs du laboratoire "Mouvement, adaptation, cognition" (CNRS/Université Victor Ségalen, Bordeaux) vient de révéler, pour la première fois, l'existence d'une interaction au niveau cellulaire entre informations cognitives et informations motrices. Cette découverte constitue le chaînon manquant entre les travaux sur les processus de prise de décision et ceux relatifs au versant exécutif de l'acte moteur. Elle marque une avancée primordiale dans la compréhension du rôle physiologique des noyaux gris centraux (1) et, plus particulièrement, de la maladie de Parkinson. Ces travaux sont publiés le 31 janvier dans The Journal of Neuroscience.

Deux étapes composent la genèse d'un mouvement dirigé vers un objectif lorsque plusieurs choix sont possibles : tout d'abord la prise de décision (l'information cognitive), puis la direction de ce mouvement vers l'objectif à atteindre (l'information motrice). Le cerveau possède une ou plusieurs structures capable d'intégrer les informations cognitives, permettant d'effectuer un choix raisonné qui ne repose pas sur le hasard, et les informations motrices. On suppose que les noyaux gris centraux (NGC) jouent un rôle essentiel dans ces processus. Cependant, les mécanismes sous-jacents sont encore largement méconnus.

 

Un certain nombre de travaux suggèrent que le striatum (2), structure cérébrale considérée comme la porte d'entrée des noyaux gris centraux, interviendrait dans les processus de prise de décision en évaluant, dès qu'un choix est proposé à un individu, la quantité de récompense que chacune des options possibles apporte. Ce phénomène serait contrôlé par la dopamine (3), l'un des neuromodulateurs présent en grande quantité dans les NGC. Par ailleurs, il a été démontré que l'activité électrique des neurones du globus pallidus interne (4), structure cérébrale qualifiée de porte de sortie des NGC, code les propriétés cinétiques du mouvement (direction, amplitude, vitesse, etc). Toutefois, aucune étude n'avait jusqu'à présent montré l'existence d'un lien entre la phase décisionnelle et la phase exécutive.

 

Pour établir cette interaction, des chercheurs du laboratoire "Mouvement, adaptation, cognition", une unité mixte CNRS/Université de Bordeaux 2 affiliée au laboratoire franco-israélien de Neurophysiologie et neurophysique des systèmes (5), ont enregistré simultanément l'activité électrique des neurones des deux structures concernées, le striatum et le globus pallidus interne, chez des primates. Ces derniers devaient choisir entre deux cibles qui étaient récompensées différemment et, par la suite, effectuer un mouvement en direction de la cible choisie. Au préalable, il avait été vérifié que chaque animal avait appris à associer chaque cible à une probabilité différente d'obtenir une récompense. Ils ont donc dû mémoriser ces associations et choisir la cible associée à la plus grande probabilité afin d'optimiser leurs gains.

 

Cette expérience démontre que les informations cognitives modulent le codage des informations motrices via les neurones qui appartiennent aux deux structures clefs des NGC : l'entrée et la sortie. Il s'agit de la première mise en évidence d'une interaction au niveau cellulaire entre des informations purement cognitives et des informations purement motrices. Surtout, ont été repérés les mécanismes par lesquels les noyaux gris centraux intègrent ces deux types d'information. De cette découverte résulte un impact majeur pour la maladie de Parkinson. En effet, cette dernière est causée par la dégénérescence des neurones produisant la dopamine. Conséquence : une approche nouvelle de cette pathologie doit être adoptée. Certes, la maladie de Parkinson s'exprime par des troubles moteurs très invalidants, tels des difficultés grandissantes dans l'initiation et l'exécution du mouvement, une rigidité musculaire importante et des tremblements. Mais, elle ne doit plus être considérée comme une pathologie purement motrice : sa dimension cognitive doit désormais également être prise en compte.


Notes :

(1) Structure cérébrale sous-corticale constituée de plusieurs amas de neurones. On considère cette structure comme une unité fonctionnelle dont tous les éléments participent à la régulation de plusieurs fonctions cérébrales. Le striatum et le globus pallidus interne en font partis.
(2 ) Formé de plusieurs types de neurones, le striatum est une région particulière du cerveau impliquée dans le contrôle du mouvement au niveau décisionnel.
(3) La dopamine est un neurotransmetteur ou neuromodulateur, c'est-à-dire une molécule qui module l'activité des neurones dans le cerveau.
(4) Considéré comme la structure de sortie des NGC, le globus pallidus interne est composé de neurones qui influent l'activité des neurones du cortex moteur.
(5) Ce laboratoire international associé soutient financièrement les collaborations entre des équipes de chercheurs en neurosciences du CNRS et des équipes de l'Interdisciplinary Center of Neuro-Computation appartenant à l'université hébraïque de Jérusalem.

Références :

Shaping of motor responses by incentive values through the basal ganglia. B. Pasquereau, A. Nadjar, D. Arkadir, E. Bezard, M. Goillandeau, B. Bioulac, C.-E. Gross, T. Boraud (2007). The Journal of Neuroscience. 27:1176-1183.

Contacts :

Contact chercheur
Thomas Boraud
T 05 57 57 47 95
tboraud@ u-bordeaux2.fr

Contact presse
Priscilla Dacher
T 01 44 96 46 06
priscilla.dacher@cnrs-dir.fr


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