La vie nous présente souvent des situations complexes nécessitant des décisions influencées par de multiples facteurs. Notre capacité à nous adapter et à donner un sens à ces scénarios ambigus dépend largement de régions spécifiques du cerveau : le cortex orbitofrontal (OFC) et l’hippocampe dorsal (DH).
Des chercheurs à Université de Californie à Santa Barbara (UCSB) se sont penchés sur le fonctionnement de ces régions, révélant leurs rôles collaboratifs dans la résolution des ambiguïtés et permettant un apprentissage rapide.
Prise de décision dépendante du contexte
Les résultats, publiés dans la revue Biologie actuellefournissent de nouvelles informations sur la manière dont ces zones cérébrales nous aident à naviguer dans des scénarios dépendants du contexte et à adapter notre comportement en conséquence.
« Je dirais que c’est le fondement de la cognition », a déclaré l’auteur principal Ron Keiflin, neuroscientifique à l’UCSB. «C’est ce qui fait que nous ne nous comportons pas comme de simples robots, répondant toujours de la même manière à chaque stimulus.
« Notre capacité à comprendre que la signification de certains stimuli dépend du contexte est ce qui nous donne de la flexibilité ; c’est ce qui nous permet d’agir d’une manière adaptée à la situation.
Le contexte qui éclaire les décisions
Considérez le fait de décider de répondre ou non à une sonnerie de téléphone. Votre réponse dépend de facteurs tels que l’endroit où vous vous trouvez, la personne qui appelle et l’heure de la journée.
Ces éléments forment le « contexte » qui éclaire votre décision. Selon Keiflin, cette flexibilité cognitive découle de l’interaction entre l’OFC et le DH.
L’OFC, situé juste au-dessus des yeux, est associé à la prise de décision, à l’évaluation des récompenses et à la planification, tandis que le DH, plus profond dans le cerveau, est crucial pour la navigation spatiale et la mémoire.
Les deux régions contribuent à ce que Keiflin décrit comme une « carte cognitive » – une représentation mentale de la structure causale de l’environnement. Cette carte permet au cerveau de simuler les résultats, de prédire les conséquences et de guider les actions.
Malgré leur importance, les rôles spécifiques de ces régions dans la désambiguïsation contextuelle – déterminant comment les stimuli changent de sens en fonction du contexte – n’avaient pas été explicitement testés jusqu’à présent.
Indices auditifs dans différents contextes
Pour enquêter, les chercheurs ont conçu une expérience impliquant des rats exposés à des signaux auditifs dans deux contextes différents : une pièce bien éclairée et une pièce sombre. Chaque son avait une signification dépendant du contexte.
Par exemple, un son signalait une récompense (eau sucrée) uniquement dans la lumière, tandis qu’un autre signalait une récompense uniquement dans l’obscurité.
Au fil du temps, les rats ont appris à associer chaque son au contexte correct, démontrant leur compréhension en léchant la coupe de récompense en prévision d’une friandise dans un contexte mais pas dans l’autre.
Les chercheurs ont ensuite utilisé la chimiogénétique pour désactiver temporairement l’OFC ou la DH pendant la tâche. Lorsque l’OFC a été désactivé, les rats n’étaient plus capables d’utiliser le contexte pour prédire les récompenses et réguler leur comportement.
Cependant, la désactivation du DH a eu peu d’impact sur les performances, un résultat surprenant compte tenu de son rôle connu dans la mémoire et le traitement spatial.
Apprentissage enrichi par des connaissances préalables
Même si le DH semblait indispensable pour rappeler les relations apprises en fonction du contexte, il s’est avéré crucial pour en apprendre de nouvelles.
« Si j’assistais à un cours de mathématiques avancées, je comprendrais – et j’apprendrais – très peu de choses. Mais quelqu’un de plus compétent en mathématiques serait capable de comprendre le matériel, ce qui faciliterait grandement l’apprentissage », a expliqué Keiflin.
De même, une fois que les rats ont développé une « carte cognitive » des relations dépendantes du contexte, ils ont pu en apprendre de nouvelles beaucoup plus rapidement. La durée de la formation est passée de plus de quatre mois à quelques jours seulement.
Régions du cerveau travaillant ensemble
En utilisant la même approche chimiogénétique, les chercheurs ont découvert que la désactivation de l’OFC ou de la DH nuisait à la capacité des rats à appliquer leurs connaissances antérieures pour apprendre de nouvelles relations.
L’OFC était essentiel pour appliquer les connaissances contextuelles afin de réguler le comportement immédiat, tandis que le DH permettait l’acquisition rapide de nouvelles relations dépendantes du contexte.
Ce double rôle met en évidence les fonctions complémentaires de ces régions cérébrales en matière de prise de décision et d’apprentissage.
Implications pour les neurosciences et l’éducation
Selon Keiflin, le fait que les connaissances antérieures influencent l’apprentissage est bien connu en psychologie et en éducation, mais est souvent ignoré dans la recherche en neurosciences.
Comprendre comment le cerveau utilise les connaissances antérieures pour faciliter l’apprentissage pourrait éclairer les stratégies et interventions éducatives destinées aux personnes ayant des difficultés d’apprentissage.
L’étude met également en lumière les rôles distincts de l’OFC et du DH. Alors que l’OFC aide à réguler le comportement sur la base de connaissances contextuelles, le DH est plus essentiel pour utiliser les expériences passées pour apprendre de nouvelles relations.
Ensemble, ces régions permettent au cerveau de s’adapter à des environnements complexes et en constante évolution.
Capacité du cerveau à utiliser le contexte pour prendre des décisions
La recherche met en évidence l’importance de la compréhension contextuelle dans la vie quotidienne. Qu’il s’agisse de décider de répondre à une sonnerie de téléphone ou de s’adapter à de nouvelles informations, la capacité du cerveau à résoudre les ambiguïtés est fondamentale pour la cognition humaine.
En dévoilant les rôles de l’OFC et du DH, cette étude fait non seulement progresser notre compréhension du fonctionnement cérébral, mais souligne également les mécanismes complexes qui permettent l’apprentissage et la prise de décision.
Ces connaissances ouvrent la voie à l’exploration de la manière dont les perturbations de ces processus peuvent contribuer à des conditions telles que l’anxiété ou des troubles de la prise de décision.
Comme l’a conclu Keiflin, « une meilleure compréhension neurobiologique de cet apprentissage rapide et de l’inférence de relations dépendantes du contexte est essentielle, car cette forme d’apprentissage est probablement beaucoup plus représentative de l’expérience d’apprentissage humaine ».
Les résultats ouvrent la voie à de futures recherches sur la façon dont ces régions du cerveau interagissent dans des scénarios complexes et réels, ouvrant la voie à des applications potentielles dans l’éducation et la santé mentale.
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