Action et décision

Dossier : Les NeurosciencesMagazine N°654 Avril 2010
Par Etienne KOECHLIN (86)

REPÈRES

REPÈRES
Région connexe et située à l’a­vant des cor­tex moteurs et pré­mo­teurs dédiés à l’ac­tion, le cor­tex pré­fron­tal est par­ti­cu­liè­re­ment déve­lop­pé chez l’homme et atteint sa pleine matu­ri­té vers l’âge de 20 ans envi­ron. La fonc­tion pré­fron­tale, dite aus­si fonc­tion exé­cu­tive cen­trale, confère à l’in­di­vi­du cette capa­ci­té, non seule­ment à réagir à des évé­ne­ments externes, mais sur­tout à agir et déci­der en fonc­tion de ses motifs propres, de ses pré­fé­rences sub­jec­tives et de ses croyances (modèles) por­tant sur son environnement.

Déci­der est une fonc­tion cog­ni­tive cri­tique et implique de fait un tiers du cor­tex céré­bral humain : le cor­tex pré­fron­tal. C’est notre cor­tex pré­fron­tal qui nous dote de capa­ci­tés d’adaptation et de flexi­bi­li­té cog­ni­tive remar­quables, du sen­ti­ment que nous sommes les libres acteurs de notre pen­sée et de notre comportement.

La fonc­tion fron­tale est une des fonc­tions cog­ni­tives les plus fragiles

Mais la fonc­tion fron­tale est aus­si une des fonc­tions cog­ni­tives les plus fra­giles. Par­ti­cu­liè­re­ment affec­tée par le vieillis­se­ment, tou­chée par les phé­no­mènes d’addiction, elle est pro­fon­dé­ment alté­rée dans la plu­part des grandes mala­dies neu­ro­psy­chia­triques comme la schi­zo­phré­nie, l’autisme, la dépres­sion, les démences pour ne citer que les plus connues… 

Observer l’activité cérébrale

Les neu­ros­ciences de la déci­sion s’efforcent d’élucider les méca­nismes neu­ro­naux, les com­pu­ta­tions et les archi­tec­tures fonc­tion­nelles du cor­tex pré­fron­tal qui déter­minent com­ment l’individu décide. Mal­gré son impor­tance dans le fonc­tion­ne­ment de la pen­sée et du com­por­te­ment humain, le cor­tex pré­fron­tal humain est cepen­dant demeu­ré long­temps une ter­ra inco­gni­ta en rai­son de l’absence de modèles ani­maux adé­quats et de la dif­fi­cul­té d’inférer les méca­nismes déci­sion­nels uni­que­ment à par­tir du com­por­te­ment obser­vable, jusqu’à l’avènement dans les années 1990 de l’imagerie par réso­nance magné­tique nucléaire. Cette tech­nique per­met désor­mais d’observer in vivo, avec une excel­lente réso­lu­tion spa­tiale, l’activité céré­brale de tout un cha­cun enga­gé dans une tâche quelconque.

Trois grands secteurs

Les pro­grès réa­li­sés depuis sont consi­dé­rables. Nous savons main­te­nant que le cor­tex pré­fron­tal est divi­sé en trois grands sec­teurs asso­ciés aux dimen­sions affec­tives, moti­va­tion­nelles et cog­ni­tives impli­quées conjoin­te­ment dans la décision.

Le sec­teur orbi­to­fron­tal, face infé­rieure du cor­tex pré­fron­tal, traite la valeur et les pré­fé­rences sub­jec­tives des consé­quences de l’action ou des états finaux indé­pen­dam­ment de l’action qui y conduit. Ces pré­fé­rences sub­jec­tives vont des plus pri­maires (je pré­fère man­ger une pomme qu’une poire) aux plus abs­traites et morales.

Des varia­tions individuelles
On observe une grande varia­bi­li­té indi­vi­duelle notam­ment en matière d’ap­pren­tis­sage et de flexi­bi­li­té des repré­sen­ta­tions impli­quées dans la prise de déci­sion. Même si on com­mence à entre­voir que ces traits indi­vi­duels sont reliés à des géno­types dis­tincts, ces varia­tions indi­vi­duelles demeurent encore mystérieuses.

Le sec­teur médian, quant à lui, face laté­rale interne du cor­tex pré­fron­tal, traite la valeur sub­jec­tive des actions qui en motive le choix à un moment don­né (je veux prendre la pomme plu­tôt que la poire sur la table). Il s’agit des valeurs internes qui « drivent » le comportement.

Enfin, le sec­teur laté­ral, situé sur la face laté­rale externe du cor­tex pré­fron­tal, traite des actions en fonc­tion des situa­tions (je ne prends pas la pomme car je ne suis pas chez moi, je demande). Il s’agit de défi­nir les actions appro­priées selon le contexte dans lequel le sujet évolue.

Trois niveaux de contrôle


Le cor­tex céré­bral humain. L’hé­mi­sphère gauche est repré­sen­té devant en vue laté­rale. Le front est situé à gauche. En cou­leur le cor­tex préfrontal. 

Dans chaque dimen­sion, les pro­ces­sus opèrent selon des repré­sen­ta­tions acquises et mises à jour conti­nuel­le­ment. Des modèles mathé­ma­tiques fon­dés sur les théo­ries du contrôle opti­mal et des pro­ces­sus sto­chas­tiques et vali­dés empi­ri­que­ment élu­cident les cal­culs neu­ro­naux et les méca­nismes neu­ro­mo­du­la­teurs néces­saires à l’acquisition de ces repré­sen­ta­tions et à la prise de déci­sion. Ils pré­disent le com­por­te­ment flexible et adap­ta­tif des sujets que l’on observe dans les pro­to­coles expérimentaux.

On sait éga­le­ment que le cor­tex pré­fron­tal, notam­ment dans sa dimen­sion cog­ni­tive, est orga­ni­sé selon trois niveaux de contrôle de la déci­sion allant des régions pré­fron­tales pos­té­rieures aux plus anté­rieures : le niveau pos­té­rieur régule la déci­sion selon le contexte immé­diat de l’action (je suis dans la cui­sine d’un ami, donc je ne prends pas la pomme sur la table), un niveau plus anté­rieur régule le niveau pos­té­rieur selon l’occurrence d’événements pas­sés (mon ami m’a spé­ci­fié aupa­ra­vant que je pou­vais me ser­vir sur la table), enfin un niveau ultime per­met de remettre à plus tard une déci­sion après la réa­li­sa­tion d’une autre tâche impré­vue (mon ami m’informe que ma femme est au télé­phone, je me ser­vi­rai donc après avoir répondu).

Une mosaïque de régions corticales


Tri­an­gu­la­tion fon­da­men­tale de la fonc­tion pré­fron­tale. Coupe trans­ver­sale dite coro­nale au niveau des tempes du cor­tex pré­fron­tal. Image ana­to­mique obte­nue en réso­nance magné­tique nucléaire. Les sec­teurs affec­tifs, moti­va­tion­nels et cog­ni­tifs de la prise de déci­sion sont repré­sen­tés en rouge, vert et jaune respectivement.

Mais la tâche res­tant à accom­plir est énorme. Com­ment les dif­fé­rentes dimen­sions affec­tives, moti­va­tion­nelles et cog­ni­tives inter­agissent entre elles demeure encore un mys­tère. Nous ne com­pre­nons tou­jours que très par­tiel­le­ment com­ment et selon quelles échelles et moda­li­tés les valeurs sub­jec­tives sont représentées.

Nous ne savons pas non plus com­ment cette archi­tec­ture fonc­tion­nelle inté­grée explique nos capa­ci­tés de rai­son­ne­ment les plus évo­luées. Le cor­tex pré­fron­tal est consti­tué d’une mosaïque de régions cor­ti­cales et nous sommes encore loin de com­prendre le rôle spé­ci­fique de chacune.

Enfin, si cer­tains aspects des syn­dromes dys­exé­cu­tifs obser­vés dans les mala­dies neu­ro­psy­chia­triques trouvent leur expli­ca­tion dans des alté­ra­tions spé­ci­fiques de cette archi­tec­ture fonc­tion­nelle pré­fron­tale, nous sommes encore loin de com­prendre l’ensemble des causes qui expliquent ces maladies.

Le début d’une aventure scientifique

Nous ne com­pre­nons que très par­tiel­le­ment com­ment les valeurs sub­jec­tives sont représentées

Mais la recherche dans ce domaine avance et pro­gresse vite. Pour les neu­ros­ciences de la déci­sion, l’avènement des tech­niques modernes d’imagerie céré­brale in vivo, cou­plé au déve­lop­pe­ment de modèles mathé­ma­tiques de plus en plus sophis­ti­qués et concep­tuel­le­ment pro­fonds, marque le début d’une aven­ture scien­ti­fique extra­or­di­naire tant les enjeux phi­lo­so­phiques, médi­caux, socio-éco­no­miques, juri­diques et tech­no­lo­giques paraissent considérables.

D’une théo­rie nor­ma­tive de la déci­sion issue pour l’essentiel de la science éco­no­mique, nous assis­tons aujourd’hui à l’émergence d’une théo­rie posi­tive incluant la Psy­cho­lo­gie, la Bio­lo­gie et la Robo­tique. Les poly­tech­ni­ciens, de par leur for­ma­tion mul­ti­dis­ci­pli­naire, sont à même d’être par­mi les acteurs majeurs de cette révo­lu­tion scien­ti­fique, dont l’Europe est à l’avant-garde aujourd’hui.

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