Mécanismes neuronaux des choix fondés sur la valeur : études électrophysiologiques et de stimulation intracérébrale chez les humains

Le mercredi 10 novembre 2021, Romane CECCHI soutiendra sa thèse intitulée "Mécanismes neuronaux des choix fondés sur la valeur : études électrophysiologiques et de stimulation intracérébrale chez les humains".

Cette thèse a été encadrée par Julien BASTIN (GIN).

Composition du jury :

• Lesley FELLOWS, McGill University - Rapporteure
• Stefano PALMINTERI, INSERM - Rapporteur
• Emmanuel PROCYK, INSERM - Président du jury
• Catherine TALLON-BAUDRY, INSERM - Examinatrice
• Alizée LOPEZ-PERSEM, INSERM - Examinatrice
• Julien BASTIN, Université Grenoble Alpes - Directeur de thèse

Résumé :

L’identification des facteurs dont les fluctuations sont associées à des choix incohérents est un enjeu majeur pour la théorie de la décision rationnelle. Dans cette thèse, nous avons étudié comment l’activité cérébrale explique en partie la variabilité des choix lors d’une tâche de choix multi-attributs en profitant de la possibilité rare d’enregistrer directement l’activité intracorticale du cerveau humain ou de réaliser des stimulations intracorticales pour sonder l’implication causale de régions corticales clés.

Dans la première étude, nous avons examiné les mécanismes neuro-computationnels par lesquels les fluctuations de l’humeur peuvent influencer le comportement de choix humain. Des données EEG intracérébrales ont été recueillies chez un grand groupe de participants (n = 30), alors qu’ils effectuaient des tâches de quiz et de choix entremêlées. L’activité neuronale basale précédant le début du choix a, dans un premier temps, été confrontée au niveau d’humeur (estimé par un modèle computationnel intégrant les feedbacks reçus dans la tâche de quiz), puis aux poids des attributs des options, à l’aide d’un modèle computationnel prédisant l’attitude à l’égard du risque dans la tâche de choix. Les résultats ont montré que 1) une activité gamma large bande (BGA) élevée dans le cortex préfrontal ventromédian (vmPFC) et l’insula antérieure dorsale (daIns) signalait respectivement les périodes d’humeur élevée et faible, et 2) qu’une activité BGA élevée dans le vmPFC et le daIns favorisait et tempérait respectivement la prise de risque en surpondérant les perspectives de gain et de perte monétaires. Ainsi, ces résultats montrent que les feedbacks induisent des états cérébraux qui correspondent à différentes humeurs et biaisent la comparaison des options sûres et risquées. Plus généralement, cette première étude pourrait expliquer pourquoi les personnes qui expérimentent des événements positifs (ou négatifs) dans une partie de leur vie ont tendance à s’attendre à un succès (ou un échec) dans une autre. Dans la deuxième étude, nous nous sommes concentrés sur les corrélats neuroanatomiques qui sous-tendent les effets des fixations visuelles sur le choix. Des données d’EEG intracérébral ont été collectées simultanément avec des données de fixations oculaires chez un grand groupe de participants (n = 38) alors qu’ils effectuaient une tâche de choix multi-attributs dans laquelle ils devaient accepter ou refuser une offre risquée. L’activité neuronale (BGA) mesurée pendant les fixations visuelles sur les attributs de l’option a alors été corrélée avec la valeur de l’attribut (gains monétaires vs. pertes). Les résultats de cette deuxième étude ont montré que 1) l’activité neuronale dépendant du regard est corrélée positivement avec la valeur d’un attribut donné lorsqu’il est fixé et négativement avec la valeur de celui-ci lorsqu’il n’est pas fixé et ce, dans un large réseau cérébral, 2) l’activité neuronale dépendant du regard dans le vmPFC permet de prédire les choix risqués des sujets lorsqu’ils regardent les gains et 3) l’activité neuronale dépendant du regard dans l’aIns permet de prédire les choix vers l’option sûre lorsque les sujets regardent les pertes. Ainsi, nos résultats permettent de clarifier des éléments neuroanatomiques clés sur la façon dont l’attention visuelle interfère avec l’activité neuronale pour moduler nos choix. Dans la troisième étude de cette thèse, nous avons étudié l’effet de la perturbation ciblée du cortex insulaire antérieur et du vmPFC sur les choix risqués. L’effet de la stimulation électrique intracrânienne (iES) délivrée directement dans le cortex humain à 50 Hz chez un groupe de patients épileptiques (n = 13) a été examiné pendant que les sujets effectuaient une tâche de choix similaire à celle utilisée dans les deux études précédentes. Les résultats ont montré une dissociation fonctionnelle au sein de l’insula antérieure : la stimulation de l’insula antérieure dorsale (daIns) augmentait les choix risqués tandis que la stimulation de l’insula antérieure ventrale (vaIns) favorisait les choix plus sûrs. À l’inverse, la stimulation électrique intracrânienne du vmPFC a eu tendance à favoriser la prise de risque (comme dans daIns). Ces données exceptionnelles soulignent l’importance causale de ces zones cérébrales lors de choix multi-attributs impliquant une incertitude et fournissent des indices pour de futures études mécanistiques de l’anatomie et de la physiologie des choix.

Dans l’ensemble, cette thèse a permis de mieux comprendre les mécanismes neurocomputationnels qui sous-tendent les choix multi-attributs en suggérant que des systèmes cérébraux dissociés pourraient être impliqués dans la représentation de la valeur des attributs appétitifs ou aversifs avant et pendant le processus de choix.