Comment l'apprentissage par observation influence les décisions futures

L'Apprentissage par observation, c'est quand les gens apprennent en regardant les autres. Ce truc, on le voit chez plein d'espèces, y compris les humains et certains animaux comme les rongeurs. Dans ce type d'apprentissage, les observateurs ne se contentent pas d'agir seuls ; ils font leurs choix en se basant sur ce qu'ils voient faire aux autres. Même si on a fait des progrès dans la compréhension de comment le cerveau fonctionne pendant cet apprentissage, il reste encore beaucoup à découvrir sur comment certaines régions du cerveau traitent les infos qu'ils récupèrent en observant pour aider à guider leurs actions futures.

Un endroit clé du cerveau qui s'occupe de la prise de décision, c'est le Cortex cingulaire antérieur (ACC). L'ACC a un rôle super important dans l'apprentissage par observation. Des recherches montrent que les cellules dans l'ACC sont influencées par les émotions liées à la prise de décision, comme les récompenses ou les expériences négatives liées à certaines actions. De plus, l'ACC s'active quand quelqu'un voit une autre personne en douleur ou recevoir une récompense. Cette zone est également essentielle pour qu'un observateur développe des réponses de peur en observant la peur d'un autre.

Vu ces fonctions connues, une question importante se pose : comment les activités des cellules de l'ACC pendant l'observation influencent-elles les décisions futures d'un observateur ? Pour répondre à ça, des chercheurs ont étudié l'ACC chez des rats engagés dans une tâche de mémoire de travail spatiale par observation. Dans cette tâche, un rat (l'observateur) regarde un autre rat (le démonstrateur) naviguer dans un labyrinthe, puis décide quel chemin prendre pour atteindre une récompense.

Les chemins dans le labyrinthe sont liés à l'Hippocampe, une zone du cerveau qui aide à la mémoire et à la navigation. Pendant que le rat se déplace dans le labyrinthe, des cellules de l'hippocampe s'activent dans un ordre spécifique. Ce schéma peut même être rejoué plus tard quand l'animal se repose ou mange des récompenses. Des preuves suggèrent que ce replay peut jouer un rôle clé dans le rappel des souvenirs ou la planification des actions futures.

Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur comment les activités de l'ACC pendant l'observation sont liées au replay des activités des cellules de l'hippocampe qui peuvent aider à planifier des chemins futurs. Ils pensaient que les cellules de l'ACC allaient acquérir des infos clés sur les chemins pendant l'observation et utiliser ces infos pour influencer le replay des cellules de l'hippocampe, guidant ainsi les décisions futures.

Les rats utilisés dans l'étude ont été formés comme observateurs lors d'essais où ils regardaient un démonstrateur courir dans un labyrinthe. Après avoir regardé, les observateurs choisissaient quel chemin prendre pour recevoir de l'eau en récompense. Les résultats ont montré que la performance des observateurs dans le labyrinthe dépendait du bon fonctionnement de l'ACC.

#Configuration expérimentale

L'objectif principal de l'étude était de déterminer le rôle de l'ACC dans la tâche de mémoire de travail spatiale par observation. Les chercheurs ont utilisé un équipement minimal avec une boîte d'observation et un labyrinthe en T où la tâche se déroulait. Pendant chaque essai, le rat observateur restait dans la boîte d'observation pendant que le rat démonstrateur courait dans le labyrinthe et faisait un choix entre deux chemins pour obtenir de l'eau. L'observateur était récompensé s'il pointait dans la même direction que le démonstrateur dans un temps limité.

Les rats observateurs ont appris à faire correspondre leurs actions avec les choix des démonstrateurs avec un taux de succès élevé. Dans l'étude, les chercheurs voulaient examiner les activités des cellules de l'ACC pendant ces observations.

#Mesurer l'activité des cellules de l'ACC

Pour étudier les cellules de l'ACC, les chercheurs ont enregistré l'activité de ces cellules tout en surveillant les cellules de l'hippocampe. Les observateurs ont été comparés dans trois conditions : quand ils regardaient un démonstrateur, quand ils regardaient un objet en mouvement, et quand il n'y avait rien à observer.

Le principal objectif était de voir comment les cellules de l'ACC s'activaient pendant les périodes de pause dans la boîte d'observation quand les observateurs attendaient la chance de pointer pour de l'eau selon le choix du démonstrateur. Les chercheurs ont découvert que de nombreuses cellules de l'ACC s'activaient différemment selon la direction observée. Ces cellules ont montré qu'elles maintenaient leur sélectivité même pendant les périodes de pause.

Les chercheurs étaient particulièrement intéressés à comparer les activités des cellules de l'ACC quand les observateurs faisaient des choix corrects vs des choix erronés. Ils ont découvert que les cellules de l'ACC montraient une activation plus élevée pendant les essais corrects, suggérant que l'ACC contribue à renforcer l'apprentissage réussi et la prise de décision.

#ACC et cellules de place CA1

Ensuite, les chercheurs ont regardé comment les cellules de l'ACC interagissaient avec les cellules de place CA1 de l'hippocampe pendant la tâche d'observation. Ils ont étudié si les modèles d'activation des cellules de l'ACC étaient corrélés avec ceux des cellules de place CA1 pendant les périodes de pause. Ils ont trouvé une corrélation significative entre l'activité des cellules de l'ACC et celles des cellules de place CA1, surtout quand les deux se concentraient sur le même côté du labyrinthe. Ça a suggéré une connexion étroite entre les activités de l'ACC et de l'hippocampe pendant l'observation.

L'étude a aussi examiné ce qui se passait pendant la consommation d'eau. Il a été découvert que les activités des cellules de l'ACC continuaient d'interagir avec celles des cellules CA1 pendant cette phase. Cette corrélation a indiqué que l'ACC était impliqué non seulement pendant l'observation mais jouait aussi un rôle dans les étapes suivantes quand les récompenses étaient traitées.

#Activation de l'ACC et ondes de forte amplitude

Les ondes de forte amplitude (SWR) sont des pics d'activité cérébrale dans l'hippocampe associés au replay de mémoire. Les chercheurs ont exploré si les cellules de l'ACC montraient une relation avec les activités des cellules de l'hippocampe pendant ces SWR. Ils ont découvert que les cellules de l'ACC avaient tendance à s'activer autour des SWR d'une manière qui suggérait qu'elles étaient impliquées dans la planification d'actions futures basées sur ce qui avait été observé.

L'étude a montré que l'activation des cellules sélectives de l'ACC pendant l'observation était liée à des événements de replay spécifiques dans l'hippocampe, particulièrement ceux représentant les chemins que l'observateur prendrait plus tard. Cette relation a indiqué que l'ACC ne se contentait pas de réagir aux observations mais influençait activement les décisions futures.

#Conclusion

Les résultats de cette recherche mettent en lumière le rôle du cortex cingulaire antérieur dans l'apprentissage par observation. Les cellules de l'ACC qui s'activent pendant l'observation des actions d'un autre jouent aussi un rôle crucial dans la direction des futurs chemins et décisions. La connexion entre les cellules de l'ACC et celles de CA1 pendant l'observation et le traitement des récompenses suggère une interaction complexe qui soutient la mémoire spatiale et les processus de prise de décision.

Pour résumer, l'étude fournit des insights précieux sur comment certaines régions du cerveau, notamment l'ACC, contribuent à apprendre par observation et comment cet apprentissage influence le comportement futur. La compréhension de ces mécanismes neuronaux éclaire la nature de l'apprentissage social et les processus sous-jacents qui guident la prise de décision chez les humains et les animaux.