De nouvelles recherches montrent comment l'exposition chronique à l'alcool altère la prise de décision flexible chez les rats mâles, tandis que les femmes maintiennent les performances malgré les changements neuronaux, soulignant des différences critiques de sexe dans la réponse cérébrale à la dépendance.
Étude: L'exposition chronique à l'éthanol produit des déficiences dépendantes du sexe dans les calculs de valeur dans le striatum. Crédit d'image: Gorodenkoff / Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Avancées scientifiquesles chercheurs ont utilisé une nouvelle tâche dynamique d'apprentissage par inversion probabiliste (Dynaprl) pour étudier l'impact de la dépendance chronique de l'éthanol (ETOH) chez le rat, en particulier le codage striatal des signaux d'apprentissage des récompenses.
L'étude a révélé que l'ETOH induit des altérations significatives des compromis d'exploitation d'exploration et de plusieurs autres mesures comportementales, avec des adaptations neuronales distinctes chez les femmes et des déficiences principalement chez les rats mâles. Ces déficits comportementaux étaient à long terme, persistant pendant plus de 10 semaines après la dernière exposition à EtOH.
Ces résultats soulignent que les rats féminins et mâles diffèrent dans leurs modèles de codage neuronal et fournissent de nouvelles informations sur les effets sexuels de la dépendance de l'ETOH dans la prise de décision.
Sommaire
Arrière-plan
La prise de décision basée sur la valeur est un processus cognitif dépendant du principe et des connaissances qui sélectionne l'action la plus bénéfique dans plusieurs actions de divers avantages personnels. Des études récentes humaines et des rongeurs ont démontré que l'exposition chronique à l'éthanol (ETOH) atténue l'apprentissage et la cognition, modifiant la fonction cérébrale associée au traitement des récompenses et à la prise de décision.
Ces changements sont les plus profonds dans le striatum dorsomédial (DMS). En outre, les études antérieures et les dossiers de la maladie psychiatrique suggèrent des différences substantielles entre les hommes et les femmes dans leur sensibilité et leurs réponses aux troubles liés à l'alcool. Malheureusement, les mécanismes qui sous-tendent la perturbation de l'alcool de la dynamique striatale et le dimorphisme sexuel potentiel des perturbations neuronales masculines et féminines après l'exposition chronique de l'EtOH restent sous-étudiées.
À propos de l'étude
La présente étude vise à aborder les déficits de connaissances actuels en tirant parti de nouvelles tâches dynamiques d'apprentissage par inversion probabiliste (Dynaprl) sur des rats mâles et femelles. Les rats utilisés dans ces expériences étaient des rats de type sauvage de 10 semaines (LE) de type sauvage (LE) (mâle n = 17, femelle n = 10).
Des expériences comportementales ont été réalisées en plusieurs phases séquentielles. Toutes les expériences ont été menées dans une chambre opérante modulaire insonorisée sur mesure, qui comprenait un magazine de récompense équipé de deux leviers. L'entrée des rongeurs dans le magazine Reward a déclenché l'insertion du levier.
La pression d'un levier a entraîné la présentation de rats avec une récompense (solution de saccharose de 100 μl) ou sans récompense. Au cours de la première phase (d'entraînement), la pressage de l'un ou l'autre des levier a entraîné une livraison de récompense avec une probabilité de 100%. Au cours de la deuxième phase de formation des tâches de renversement), un seul levier a fourni la récompense, tandis que la pression de l'autre n'a donné aucune récompense.
L'expérience de tâche standard de l'inversion probabiliste d'apprentissage (PRL) a été réalisée entre un et trois jours après la phase d'apprentissage ci-dessus. L'expérience consistait à appuyer sur le levier correct, entraînant une livraison de récompense 70% du temps. Si le mauvais levier était pressé, il y avait 10% de chances que le levier «récompense» devenait le levier «sans récompense» et vice versa. Sur la base de leurs performances dans la tâche PRL, les rats ont été séparés en cohortes exposées à EtOH (mâle n = 8, femelle n = 5) et témoin (air; mâle n = 9, femelle n = 5).
L'exposition à la vapeur d'EtOH ou à l'air a été effectuée pendant 14 heures, suivie de 10 heures de retrait, la procédure répétée sur cinq jours consécutifs. Le sang a été systématiquement extrait de la queue des rongeurs pour mesurer leurs concentrations de sang eth (BEC). Plusieurs mesures comportementales (par exemple, les performances d'inversion) ont été utilisées pour enregistrer des événements de comportement des rongeurs au cours des expériences PRL et Dynaprl.
Les rats ont été implantés chirurgicalement avec des réseaux d'électrodes sur mesure pour enregistrer leurs signaux neuronaux lors d'expériences comportementales.
La nouvelle tâche Dynaprl a maintenu la même probabilité de récompense moyenne que l'expérience de tâche PRL standard mais a introduit des transitions de bloc imprévisibles: la probabilité de presser le levier correct offrant une récompense et la probabilité d'une transition de blocs ont été attribuées à un bloc choisi pseudorandomly. Chaque bloc avait ses propres probabilités appariées: 1. 45% de récompense, swap de levier 45%, 2. 60% de récompense, échange de levier à 30%, 3. 80% de récompense, échange de levier à 10%.
Ces blocs variaient dans l'incertitude attendue et inattendue, comme le suggèrent les auteurs, obligeant les rats à adapter de manière flexible leur comportement à des contingences de récompense changeantes. «Les éventualités des résultats du levier ont été inversées au hasard dans l'un des trois blocs tous les 15 à 30 essais, sauf lorsqu'un rat a fait quatre choix incorrects consécutifs ou plus dans certains blocs d'essai.»
Résultats de l'étude
La présente étude produit plusieurs résultats notables: le retrait de l'exposition chronique de l'ETOH n'a pas modifié les performances spécifiques à l'individu dans la tâche PRL standard. Aucune différence n'a été observée entre les rats mâles et femelles pour exposition d'EtOH ou témoins.
La tâche Dynaprl, cependant, s'est avérée beaucoup plus difficile cognitive pour les rats exposés à EtOH, avec des déficits de performance marqués notés par rapport aux témoins. Bien que les contrôles puissent adapter leur formation PRL standard à la tâche Dynaprl, les rats exposés à EtOH (en particulier les hommes) ont trouvé des difficultés à le faire. Notamment, les rats femelles exposés à EtOH ont montré des déficits comportementaux minimaux au fil du temps, tandis que les performances masculines ne se sont pas améliorées même après 10 semaines d'abstinence.
Les analyses de la machine vectorielle de support (SVM) ont confirmé ces résultats, révélant en outre que les rats exposés à EtOH mâles souffraient d'un apprentissage adaptatif ralenti, d'une exploration réduite et d'une mise à jour de la valeur spécifique aux résultats, qui ont tous affecté leurs résultats comportementaux (obtenir la récompense). Le décodage SVM était significatif uniquement chez les hommes; Les femmes n'étaient pas classifiables par le groupe de traitement.
Les enregistrements neuronaux ont montré que les rats mâles avaient réduit la signalisation liée au choix dans le DMS mais ont renforcé le codage des résultats, tandis que les femmes présentaient des adaptations neuronales distinctes sans déficits comportementaux correspondants.
Perspectives d'apprentissage du renforcement
Les modèles d'apprentissage par renforcement offraient des informations supplémentaires: les deux sexes ont démontré une mise à jour accrue de valeur après les récompenses, mais les hommes ont montré une amélioration des actions non choisies après aucune récompense, ce qui a contribué à la rigidité cognitive. Ces différences de calcul reflétaient les changements dans les taux d'apprentissage (α⁺) et les taux d'oubli (θ⁻), en particulier chez les hommes, ce qui peut biaiser le comportement vers des actions précédemment récompensées.
Conclusions
La présente étude met en lumière les mécanismes qui sous-tendent les troubles du calcul de la valeur chez les rats chroniques exposés à EtOH. Il met en évidence leurs effets dépendants du sexe (la performance masculine altérée plus fortement que les femmes) et les effets prolongés chez les hommes, suggérant une dynamique neuronale spécifique au sexe dans le traitement de décision basé sur la valeur.
«Ces mécanismes identifiés chez les hommes peuvent sous-tendre certains des déficits cognitifs observés chez l'homme souffrant de troubles de la consommation d'alcool.
