Recueillir la quantité nécessaire de preuves, c’est la première étape du processus suivi par le cerveau, avant de prendre une décision difficile. Deux études de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA, Trieste), présentées dans la revue Current Biology décryptent ce processus de prise de décision, sur le principe suivant : le cerveau ne prend sa décision que lorsqu’il a fait ses devoirs, c’est-à-dire amassé suffisamment de données.
Ces études montrent, précisément, qu'une décision perceptuelle, c’est-à-dire reconnaître un objet et prendre les mesures appropriées, est déclenchée une fois que les réseaux de traitement du cerveau ont accumulé la quantité exacte nécessaire de données sensorielles. Nos récepteurs sensoriels collectent en permanence des informations du monde extérieur, ce qui nous permet de comprendre ce qui nous entoure et d’adapter nos comportements. Reconnaître l'identité d'un objet nous semble presque instantané. Cependant, parfois, les informations pénètrent dans notre système sensoriel de manière plus graduelle, par à-coups, et cette perception immédiate n’est pas possible. Comment, alors, les signaux s’accumulent-ils au fil du temps ? Quand le système nerveux décide-t-il que « trop c'est trop » et « qu’il est temps d'agir » ? Ces études révèlent des mécanismes cérébraux fondamentaux qui sous-tendent la prise de décision dans ce monde incertain : le cerveau compare les preuves sensorielles entrantes à des perceptions concurrentes, amasse les preuves nécessaires pour faire un choix, jusqu’à une certaine limite, qui déclenche la prise de décision.
Aller au-delà du processus de perception visuelle : Jusqu'à présent, la manière dont le cerveau prend une décision dans des conditions d'afflux sensoriel progressif et incertain a été étudiée presque exclusivement avec un même schéma : le participant (ou un animal) doit suivre sur un écran de nombreux points se déplaçant dans différentes directions. Le participant doit indiquer la direction générale de la majorité des points. Si 100% des points se déplacent dans la même direction, la décision est rapide et facile. Mais si 55% des points se déplacent vers la gauche et 45% vers la droite, les données de mouvement doivent être collectées au fil du temps. Des décennies de recherche en neurosciences ont montré que les signaux entrants en faveur des deux choix possibles sont en concurrence : le participant pourra opter pour une direction majeure une fois que son cerveau aura collecté la quantité de données nécessaire, en faveur de l'une des deux alternatives. Mais ce modèle ou ce principe est-il généralisable au-delà de la perception du mouvement visuel ?
Assembler suffisamment de preuves avant de faire son choix : Ces nouvelles expériences menées chez les rats, « des experts en contact avec leur environnement en particulier grâce à leurs moustaches » ont cherché à leur faire identifier la texture d'un objet. La perception de la texture de la surface est essentielle au comportement des rats, par exemple lors de la sélection du site de nidification. Les rats déplacent leurs moustaches et plutôt que de recevoir des données sensorielles, ils en créent via le mouvement de leurs propres moustaches. L’expérience ici consiste à faire trouver au rat en fonction de la texture qu'il détecte à travers ses moustaches, l’emplacement de sa récompense défini lui-aussi en fonction de sa texture réelle. L’analyse de milliers d’enregistrements vidéo et la mesure de l'activité neuronale dans 2 zones du cortex cérébral dédiées au traitement des informations tactiles, montre que l'animal met fin à son exploration dès qu'il a généré suffisamment de preuves pour opter pour un choix fiable.
La première étude décrypte le processus de décision sensorielle :
- une conversion des caractéristiques cinématiques en activité neuronale,
- un traitement cérébral de ces données de texture,
- l’atteinte d’une quantité limite de preuves pour une texture donnée,
- la formation d’un « percept » ou image mentale de l'objet
- et la prise de décision.
La seconde étude montre l’intervention successive de plusieurs zones spécifiques du cerveau :
- le cortex somatosensoriel code les données cinématiques,
- le cortex distribue des « paquets » de preuves dans une zone cérébrale en aval,
- cette zone intègre des informations dans le temps,
- une dernière zone « prend la décision » dès que la quantité de preuves atteint une limite.
Chacun est différent dans son mode de décision : ces études sont menées avec des rats et nous avons tendance à penser que les rats sont tous les mêmes, alors que les humains sont tous différents. Mais ici, les chercheurs montrent que les rats sont bien différents et que chaque rat a sa propre limite de preuves nécessaires à la prise de décision. Les chercheurs ont même calculé la limite de décision de chaque rat. Ceux dont la limite est supérieure perdent plus de temps à rassembler des preuves à chaque essai, mais ont une meilleure performance décisionnelle globale, car ils ont plus de certitude avant de prendre leur décision.
Vitesse ou précision ? Certains rats, comme les Hommes échangent la vitesse contre la précision. « Un élément fondamental de la cognition », concluent les chercheurs, bien réplicable aussi chez les humains.
Source: Current Biology April 18, 2019 DOI : 10.1016/j.cub.2019.03.017 Texture Identification by Bounded Integration of Sensory Cortical Signals (Visuel 2 Mathew Diamond, SISSA)
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Équipe de rédaction Santélog Juin 16, 2019Rédaction Santé log