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Thèse Camille Piron

Implication du Cortex préfrontal et des Ganglions de la Base dans les processus de prise de décision et d’apprentissage : Étude comportementale et pharmacologique chez le primate non humain.

Le 12 décembre 2014

Soutenance  le vendredi 12 Décembre  14h30   salle  de conférence de l'Institut Magendie, Université de Bordeaux (Carreire) Equipe de Thomas Boraud : Approche systémique de la boucle extrapyramidale


 De nombreuses études s’intéressent aux comportements décisionnels et d’apprentissage ainsi qu’aux structures qui les sous-tendent.
Il a été montré que le Cortex Préfrontal (CPF) ainsi qu’un réseau de structures sous-corticales, les Ganglions de la Base (GB), étaient impliqués dans ces processus. Néanmoins, le rôle respectif de chacun n’est pas définit. Deux hypothèses sont émises. La première stipule que les deux structures fonctionnent indépendamment. Les GB seraient impliqués dans les comportements habituatifs tandis que le CPF se chargerait des comportements planifiés. La seconde hypothèse considère que les deux structures collaborent : les GB contrôleraient un processus d'apprentissage à cinétique lente dans le CPF et se désengageraient progressivement au fur et à mesure de l’apprentissage. Ceci reviendrait d'une certaine façon à inverser les rôles : les GB seraient nécessaires aux processus de décision tant que le CPF n'aurait pas fini son apprentissage. Celui-ci fonctionnerait ensuite sur un mode automatique. Le principal obstacle à l’étude respectif du rôle des GB et du CPF dans ces processus intervient dans les paradigmes expérimentaux qui ne dissocient pas la prise de décision per se des processus d’apprentissage. Notre premier objectif a donc été d’élaborer une tâche expérimentale qui permette de différencier les phases d’apprentissage des phases de prise de décision. Nous avons ensuite supprimé l'influence des GB sur le cortex, en inhibant leur structure de sortie, le Globus Pallidus interne (GPi) par des injections intracérébrales de muscimol chez le primate non-humain effectuant une tâche comportementale : le "two armed bandit task". Nous montrons que les animaux sont toujours capables de prendre des décisions après inhibition du GPi mais qu’ils sont incapables d’apprendre la valeur de nouvelles cibles. Ces résultats confirment que, chez le primate en tous les cas, les GB et le CPF sont bien impliqués dans un processus collaboratif : l'intégrité de l'ensemble du circuit est nécessaire pour l'apprentissage alors que le cortex seul peut suffire une fois que le choix se situe dans un contexte habituel.

 

Resume,
Many studies are interested in decision making and learning processes and in brain areas which are engaged in. Among them, the implication Prefrontal Cortex (PFC) and a sub cortical structures’ network, the Basal Ganglia (BG) has been shown. Nevertheless, the precise role of each structure has not yet been defined. There are two main hypotheses. The first one holds that GB and PFC function independently. BG would support habitual behaviors and PFC planned behaviors. The second hypothesis proposes that both structures are collaborating: the basal ganglia drive a low kinetic learning process in the prefrontal cortex and become less and less engaged as the task is learned. It means reversing the roles: BG would be necessary for decision making processes as soon as PFC finishes its learning. This latter would then function as an automatic mode. The main problem which avoids us to disentangle the role of each structure is the experimental paradigms used which mix up learning and decision making. Our first aim was to design an experimental task in which there was learning phase and decision making phase per se. Then, we blocked basal ganglia influence on PFC by inhibiting their exit structure, the Globus Pallidus internal, with intracerebral muscimol injections in non-human primates performing a “two-armed bandit task”. Our results show that monkeys are able to do decision making after GPi inhibition but they are unable to learn new values. These results confirm that, in non-human primates, BG and PFC are well involved as co-workers in one process: integrity of all the circuit is necessary for learning whereas only cortex is sufficient once the choice is in habitual context.

 

Jury

Pr. Dominique Guehl
PU Bordeaux
Président
Dr. Emmanuel Procyk
DR CNRS Lyon-Bron
Rapporteur
Dr. Arthur Leblois
CR CNRS Paris Descartes
Rapporteur
Dr Aude Retailleau
Junior Researcher Haîfa
Examinatrice
Dr. Thomas Boraud
DR CNRS
Directeur de Thèse

Directeur de thèse


Thomas Boraud
Directeur de Recherche CNRS
Team Leader Systemic Approach of the CBG loop
Institut des Maladies Neurodégénératives
UMR CNRS 5293


Publications