La sérotonine accélèrerait l'apprentissage

Une étude menée par Champalimaud Centre for the Unknown (CCU), au Portugal, et l'University College London (UCL) au Royaume-Uni publiée dans Nature Communications révèle un effet jusqu'alors inconnu de la sérotonine sur l'apprentissage. 


La sérotonine est un neurotransmetteur de monoamine que les cellules nerveuses utilisent pour communiquer les unes avec les autres. Or, comme le révèlent les chercheurs, ses effets sur le comportement ne sont toujours pas clairs. Pendant longtemps, ces derniers ont toujours penché vers  lae théorie intégrée de ce que la sérotonine fait réellement dans le cerveau normal. Cependant, il était difficile de cerner la fonction de la sérotonine, en particulier pour l'apprentissage. En utilisant un nouveau modèle mathématique, les chercheurs ont maintenant découvert pourquoi

Selon les chercheurs, la sérotonine améliore la vitesse d'apprentissage. Lorsque les neurones sérotoninergiques ont été activés artificiellement par la lumière, les souris ont été plus rapides à adapter leur comportement dans une situation nécessitant une telle flexibilité, c'est-à-dire qu'elles ont donné plus de poids aux nouvelles informations et changé d'avis plus rapidement. La sérotonine a déjà été impliquée dans la stimulation de la plasticité cérébrale. Les chercheurs croient que l'étude ajoute du poids à cette idée, s'écartant ainsi de la conception commune de la sérotonine comme stimulant de l'humeur.

Les chercheurs croient que la découverte pourrait aider à mieux expliquer pourquoi les inhibiteurs sélectifs du recaptage de la sérotonine (ISRS), une classe d'antidépresseurs qui agissent en augmentant les niveaux cérébraux de sérotonine circulante, sont plus efficaces en combinaison avec les thérapies comportementales basées sur l'apprentissage renforcé des stratégies comportementales. pour conjurer les symptômes dépressifs.

Dans les expériences, les souris devaient effectuer une tâche d'apprentissage dans laquelle le but était de trouver de l'eau. Plus concrètement, les animaux ont été placés dans une chambre où ils devaient piquer un distributeur d'eau sur leur côté gauche ou un autre à leur droite, ce qui, avec une certaine probabilité, produisait ou non de l'eau

Lorsqu'ils ont analysé les données, les scientifiques ont constaté que le temps d'attente entre les essais était variable, soit ils ont immédiatement essayé à nouveau, piquant sur l'un des distributeurs d'eau, soit ils ont attendu plus longtemps avant de faire une nouvelle tentative. C'est cette variabilité qui a permis aux chercheurs de révéler l'existence probable d'un nouvel effet de la sérotonine sur la prise de décision des animaux.

Les longs intervalles d'attente étaient plus fréquents au début et à la fin de la séance d'un jour (série d'essais). Les chercheurs croient qu ca se produit probablement parce que, au départ, les souris sont plus distraites et pas très engagées dans la tâche elle-même,. À la fin, après avoir bu suffisamment d'eau, ils sont également moins motivés pour chercher une récompense.

Les chercheurs ont constaté que, selon la durée de l'intervalle entre les essais, les souris adoptaient l'une des deux stratégies de prise de décision différentes pour maximiser leurs chances de récompense (obtenir de l'eau). Plus précisément, lorsque l'intervalle entre les essais était court, le modèle mathématique qui prédisait le mieux le choix suivant des animaux était presque entièrement basé sur le résultat (eau ou non) de l'essai précédent (c'est à dire. si c ne permettait pas de fournir de l'eau, ils passeraient ensuite au distributeur d'eau alternatif, une stratégie connue sous le nom de «win-stay-lose-switch»)

Les chercheurs croient que lorsque l'intervalle entre deux essais était court, les animaux se reposaient principalement sur leur «mémoire de travail» pour faire leur prochain choix, c'est-à-dire sur la mémoire à court terme concernée par les perceptions immédiates. D'autre part, lorsque l'intervalle entre deux essais consécutifs a duré plus de sept secondes, le modèle qui prédisait le mieux le choix suivant des souris suggérait que les souris utilisaient l'accumulation de plusieurs expériences de récompense pour guider leur prochain mouvement, en d'autres termes, leur mémoire à long terme est entrée en vigueur. 

Les chercheurs ont également stimulé les neurones producteurs de sérotonine dans le cerveau des animaux avec la lumière laser, à travers une technique appelée optogénétique, pour rechercher les effets de niveaux plus élevés de sérotonine sur leur comportement alimentaire. Ils ont cherché à déterminer si et comment une augmentation des niveaux de sérotonine affecterait chacune des deux différentes stratégies de prise de décision qu'ils venaient de découvrir.

À la grande surprise des chercheurs, lorsqu'ils ont regroupé tous les essais dans leurs calculs, sans tenir compte de la durée de l'intervalle précédent, ils n'ont trouvé aucun effet significatif de leur manipulation de la sérotonine sur le comportement. Ce n'est que lorsqu'ils ont pris en compte les stratégies de prise de décision qu'ils ont pu extraire des données, que les taux d'apprentissage des animaux ont augmenté. La stimulation des neurones producteurs de sérotonine a stimulé l'efficacité de l'apprentissage de l'histoire des récompenses passées, mais cela n'a affecté que les choix faits après de longs intervalles.  

Les chercheurs croient que la sérotonine stimule la plasticité cérébrale en influençant le taux d'apprentissage, suggérant qu'un traitement par ISRS peut être plus efficace lorsqu'il est combiné avec ce qu'on appelle la thérapie cognitivo-comportementale, qui encourage la rupture des habitudes chez les patients.