Une nouvelle recherche menée par des ingénieurs de l'Université du Colorado à Boulder vise à comprendre pourquoi, comme le dit le proverbe, vous « sautez le pas » lorsque vous êtes heureux.
L’étude met en évidence le rôle central que la dopamine, une substance chimique du cerveau associée à la récompense, semble jouer pour inciter les gens à agir plus rapidement lorsqu’ils veulent quelque chose. Les résultats pourraient un jour aider les scientifiques à comprendre et même à diagnostiquer toute une série de pathologies humaines, notamment la maladie de Parkinson et la dépression.
De manière anecdotique, nous pensons simplement que cela est vrai. Lorsque vous allez à l'aéroport chercher vos parents, vous pouvez courir pour les saluer. Mais si vous allez chercher un collègue, vous allez probablement simplement marcher. »
Alaa Ahmed, auteur principal, professeur au département Paul M. Rady de génie mécanique à CU Boulder
Dans la nouvelle étude, elle et Colin Korbisch, un ancien étudiant diplômé de CU Boulder, ont entrepris de découvrir les voies cérébrales qui contrôlent ce genre de comportements.
Les chercheurs ont conçu une expérience simple : ils ont demandé à des sujets humains « d'atteindre » une cible sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un appareil semblable à un joystick. Ces cibles distribuaient des récompenses – dans ce cas, un simple éclair de lumière et un bip.
L’équipe a découvert que la façon dont ces récompenses dépassaient ou ne répondaient pas aux attentes modifiait la façon dont les sujets bougeaient, leur donnant dans certains cas un peu plus de punch à mesure qu’ils atteignaient.
Ces schémas correspondent étroitement à ce que les scientifiques savent du comportement des neurones dopaminergiques, des cellules du cerveau qui libèrent de la dopamine et façonnent une vaste gamme de comportements humains.
Les chercheurs ont publié leurs résultats le 27 février dans la revue Avancées scientifiques.
« Les mouvements sont une fenêtre sur l'esprit », a déclaré Korbisch. « Normalement, vous ne pouvez pas aller dans le cerveau et voir ce que font les neurones dopaminergiques, mais le mouvement pourrait refléter ces calculs neuronaux si difficiles à démêler. »
L'heure du jus
Les scientifiques savent depuis des décennies que la dopamine joue un rôle essentiel dans l’apprentissage des animaux.
Dans les années 1990, par exemple, le neuroscientifique Wolfram Schultz a mené des études fondamentales sur l’activité dopaminergique chez les primates.
Lui et ses collègues ont entraîné des singes à s'attendre à une récompense, peut-être une goutte de jus de pomme, lorsqu'ils entendaient sonner une cloche. Ces mêmes singes ont commencé à ressentir un pic de dopamine à chaque fois qu’ils entendaient la cloche, avant même d’avoir reçu leur jus.
Mais lorsque les singes ont entendu la cloche et n'ont pas reçu de jus, la déception s'est également enregistrée dans le cerveau : les animaux ont encore ressenti un premier pic de dopamine, mais cette activité a diminué lorsqu'ils n'ont pas reçu leur récompense.
Les scientifiques appellent ce phénomène une « erreur de prédiction des récompenses ». Dans un sens, le cerveau apprend lui-même quelles options valent la peine d’être poursuivies et lesquelles peuvent être ignorées.
Dans la présente étude, Ahmed et Korbisch voulaient voir si ces mêmes schémas pouvaient affecter la façon dont nous nous déplaçons.
Atteignez-le
L’équipe avait de bonnes raisons de le penser. Ahmed a expliqué que les personnes atteintes de la maladie de Parkinson perdent de nombreux neurones dopaminergiques dans leur cerveau. Ils ont aussi beaucoup de mal à se déplacer.
Pour explorer le lien entre la dopamine et le mouvement, les chercheurs ont demandé à des sujets humains d'utiliser le joystick pour effectuer une série de mouvements vers l'une des quatre cibles situées à chaque coin d'un écran. Une cible donnait une récompense à chaque fois que les sujets la touchaient, tandis qu'une autre cible ne donnait jamais de récompense. Les deux autres se situent entre les deux.
Comme l’équipe s’y attendait, les sujets avaient tendance à atteindre un peu plus rapidement les cibles les plus susceptibles d’offrir une récompense.
Mais le groupe a également découvert quelque chose d'intrigant : si les sujets atteignaient une cible peu susceptible de donner une récompense et qu'ils en obtenaient une de manière inattendue, leur mouvement d'atteinte s'accélérait soudainement, même après avoir déjà obtenu la récompense.
Cette augmentation de vigueur s'est produite seulement 220 millisecondes après que les sujets ont entendu le bip. L’effet était subtil et non visible à l’œil nu. Mais les résultats indiquent qu’une agréable surprise peut donner un peu plus de peps aux gens.
Les chercheurs ne peuvent pas montrer avec certitude ce qui se cache derrière cette explosion d’énergie. Mais Ahmed et Korbisch soupçonnent que leurs sujets recevaient une deuxième poussée de dopamine suite à cette friandise inattendue. En revanche, lorsque les sujets étaient certains d’obtenir une récompense, ils ne semblaient pas recevoir une seconde poussée de dopamine après le bip.
« Il est important de noter que cet effet n'est pas uniquement lié à la réception des récompenses », a déclaré Korbisch. « Si le résultat était certain et connu de l'individu, nous ne voyions plus d'augmentation de la vigueur. »
L’expérience passée comptait aussi. Si les patients obtenaient une série de récompenses consécutives, ils commençaient à progresser globalement plus rapidement. S’ils n’avaient que de la malchance, ils ralentissaient.
Ahmed a souligné que de nombreuses conditions médicales affectent la façon dont les gens se déplacent. Les personnes souffrant de dépression, par exemple, ont tendance à se déplacer plus lentement que les autres. Elle imagine qu'un jour, les professionnels de la santé pourraient utiliser ce type de tendances pour aider leurs patients, en suivant la façon dont les gens se déplacent au fil des mois ou des années pour suivre leur état de santé.
« Si vous avez passé une bonne journée, vous irez plus vite. Si vous avez passé une mauvaise journée, vous avancerez plus lentement », a déclaré Ahmed. « C'est essentiellement ce saut dans votre démarche. »
