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Les bases cérébrales de l'apprentissage par la carotte et le bâton

Des chercheurs du Centre de neurosciences cognitives (CNC, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) viennent de montrer qu'un même réseau cérébral est engagé au cours d'un apprentissage par association de stimuli à des récompenses ou des punitions. Ce travail publié dans la revue Cerebral Cortex ouvre de nouvelles pistes dans la compréhension des mécanismes neuronaux impliqués dans la motivation et l'apprentissage par renforcement.

Tandis que les récompenses engendrent un sentiment de plaisir, les punitions génèrent un sentiment de douleur morale ou de douleur physique. Les récompenses et les punitions ont donc des valeurs « hédoniques » opposées, mais constituent néanmoins deux évènements importants, ou « saillants », pour le système nerveux. Dès lors, la question qui se pose est de savoir si le cerveau représente la saillance et la valence hédonique de façon séparée ou si des évènements saillants de valeurs hédoniques opposées engagent un même réseau cérébral.

L'équipe « Prise de décisions et récompenses » dirigée par Jean-Claude Dreher au CNC de Lyon a utilisé l'imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour identifier les régions cérébrales engagées lorsque de jeunes adultes apprennent à associer des stimuli visuels à deux types de récompenses (argent ou jus de fruits) et deux types de punitions (image aversive ou eau salée). Les résultats de cette expérience ont montré que la saillance est effectivement traitée dans des régions cérébrales communes, qui incluent le putamen, l'insula et le cortex cingulaire antérieur. L'activité de ce réseau semble en revanche dépendre du type de récompense ou de punition délivré au cours de l'apprentissage.

Cette étude démontre pour la première fois que des évènements saillants de valeurs hédoniques opposées engagent un même réseau cérébral et que ce réseau répond différemment en fonction du type de gratification ou de punition. Ces travaux pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent l'apprentissage chez l'enfant ainsi que certaines addictions comportementales impliquant une dérégulation de la motivation, comme par exemple l'addiction aux jeux d'argent.

Figure : Au cours de l'expérience menée par les chercheurs du CNC, les volontaires devaient apprendre à associer correctement des stimuli visuels (symboles colorés) à quatre types de renforçateurs de valeur hédonique positive (argent ou jus de fruits) ou négative (image aversive ou eau salée). Pour maximiser l'incertitude durant l'apprentissage, les symboles visuels n'étaient suivis du renforçateur approprié que dans 50% des cas. © Cerebral Cortex (2013)



Références :

  • Cerebral correlates of salient prediction error for different rewards and punishments, Elise Metereau, Jean-Claude Dreher, Cerebral Cortex (2013), 23(2):477-487, doi:10.1093/cercor/bhs037.

Contacts :

  • Jean-Claude Dreher
    Centre de neuroscience cognitive (CNC)
    UMR5229 CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1
    67 boulevard Pinel
    69675 Bron Cedex