Le comportement humain quotidien est guidé et façonné par la recherche de récompenses. Cela comprend manger des repas savoureux, boire quelque chose de rafraîchissant, une activité sexuelle et des enfants qui nourrissent. Beaucoup de ces comportements sont nécessaires à la survie. Mais dans certains cas, cette recherche de récompenses peut constituer une menace importante pour la survie.
Les gens comptent sur des souvenirs de récompenses pour fonctionner et survivre. Associés à des expériences positives, ces souvenirs fournissent un contexte pour évaluer les choix présents et futurs. Par exemple, si les aliments riches en sucre sont associés à une expérience positive, cela peut renforcer le comportement de manger les aliments qui ont fourni la récompense. De même, un repas savoureux dans un restaurant spécifique augmente la probabilité que vous deviendrez un client de retour.
Une compréhension plus approfondie de la façon dont les souvenirs de récompense fonctionnent et interagissent les uns avec les autres pour éclairer les choix que vous faites et le traitement des troubles où la recherche de récompenses est devenue problématique. L’élimination de toutes les récompenses à la recherche affecterait négativement les comportements essentiels à la survie, tels que l’alimentation et la reproduction. Mais si vous pouvez cibler spécifiquement les souvenirs de récompense liés à différents médicaments, cela pourrait aider à réduire leurs abus.
Je suis un neuroscientifique comportemental étudiant la dépendance, et mon équipe s’intéresse à la façon dont les souvenirs de récompense sont formés et traités dans le cerveau. Nous étudions comment les souvenirs liés à des récompenses naturelles telles que la nourriture, l’eau et le sexe diffèrent de ceux liés à des récompenses de médicaments tels que le fentanyl et la cocaïne.
La compréhension des différences entre ces types de récompenses et comment les souvenirs de différents médicaments interagissent peuvent conduire à des traitements plus efficaces pour la dépendance.
Qu’est-ce que la mémoire?
Pour étudier les souvenirs de récompense, il est important de comprendre la neurobiologie de la mémoire, ou comment le cerveau se souvient des choses.
En 1904, le zoologiste évolutif Richard Semon a introduit le terme engram pour décrire la représentation physique d’une mémoire – également appelée sa trace – qui se forme dans le cerveau après une expérience. Plus tard, le psychologue Donald Hebb a émis l’hypothèse que les cellules cérébrales interconnectées qui sont actives en même temps au cours d’une expérience forment un ensemble physique qui composent une mémoire.
Au cours de la dernière décennie, les neuroscientifiques ont développé de nouveaux outils qui soutiennent l’idée que les ensembles neuronaux, ou les petites populations de cellules cérébrales qui sont activées en même temps, sont probablement la représentation physique de la mémoire. La façon dont les nouveaux souvenirs recrutent les neurones en ensembles n’est pas entièrement compris, mais la plasticité des neurones – leur capacité à changer leurs connexions les uns avec les autres – semble jouer un rôle majeur.
La recherche sur les ensembles neuronaux a transformé la façon dont les scientifiques comprennent l’apprentissage et la mémoire. Les chercheurs peuvent désormais créer des souvenirs artificiels, activer des souvenirs positifs pour contrer les sentiments négatifs et modifier la façon dont les souvenirs sont liés. Toutes ces expériences sur la modification de la mémoire ont été menées sur des modèles animaux, car la technologie requise pour appliquer ces techniques aux humains n’est pas encore disponible.
Pour créer des souvenirs artificiels, par exemple, les chercheurs peuvent marquer un ensemble neuronal associé à un environnement spécifique A chez des souris génétiquement modifiées. Ils peuvent ensuite activer ces neurones lors de l’exposition des souris à un choc du pied dans un environnement différent B. Plus tard, les souris ont montré une augmentation du comportement de congélation dans l’environnement A, bien qu’ils n’aient jamais reçu de choc dans cet espace. En activant la mémoire de l’environnement A pendant le choc du pied, les souris ont créé une fausse mémoire que le choc du pied était associé à cet espace.
Traiter les troubles de la consommation de substances
Les ensembles neuronaux tiennent une promesse inexploitée pour l’étude et le traitement des troubles de la consommation de substances et d’autres troubles liés à la récompense. Il s’agit notamment de ceux qui impliquent un déficit dans leur capacité à faire l’expérience de la récompense, comme les troubles du jeu, les troubles de l’alimentation et la dépression.
Les récompenses naturelles – alimentation, eau, sexe et stimulation – en font des sentiments agréables qui renforcent le comportement qui suscite cette récompense. Ceci est connu comme un renforcement positif, une stratégie souvent utilisée dans la vie quotidienne; Pensez à la formation d’un chien avec des friandises ou à l’utilisation de graphiques d’autocollants pour l’entraînement au petit pot.
La recherche a lié des expériences positives et négatives avec des ensembles neuronaux: comportements exploratoires et sociaux, peur et alimentation. Dans les troubles de la toxicomanie, un médicament peut induire des sentiments à la fois agréables et désagréables. Par exemple, la cocaïne induit une ruée intense ou une hauteur, mais l’accident induit par le médicament qui enlève provoque une irritabilité et une léthargie. Ces sentiments renforcent la consommation de drogues au détriment des comportements essentiels qui assurent la survie, comme manger, dormir ou maintenir les réseaux sociaux et les relations.
Les ensembles neuronaux peuvent également jouer un rôle causal dans le développement de multiples aspects des troubles de la consommation de substances, notamment la prise de médicaments, l’envie de médicaments et la recherche de comportements, une sensibilité accrue à certains médicaments et une rechute.
Comment la mémoire de médicament change le cerveau
De façon similaire à la façon dont une mémoire est stockée dans le cerveau en tant qu’ensemble neuronal, les souvenirs de médicament sont transportés dans des ensembles neuronaux spécifiques et activés lors des comportements liés au médicament.
Des questions fondamentales subsistent sur la façon dont les ensembles neuronaux codent les souvenirs liés au médicament. Étant donné que les centres de traitement des récompenses de médicaments et des récompenses naturelles se chevauchent principalement dans le cerveau, il est difficile de développer des traitements qui ne ciblent que la recherche de récompense de médicaments. Les traitements émergents de la dépendance, tels que certains types de stimulation cérébrale, ne sont pas suffisamment spécifiques pour différencier les voies de récompense médicamenteuses ou naturelles.
Découvrir comment des médicaments particuliers d’abus affectent les gènes, les cellules et les circuits neuronaux peuvent aider les chercheurs à développer de nouveaux traitements pour les troubles de la consommation de substances sans modifier les comportements naturels de recherche de récompense essentiels à la survie.
Par exemple, environ 72% des personnes souffrant de troubles liés à la consommation de substances déclarent en utilisant plusieurs substances, fréquemment ensemble. Pour mieux comprendre comment l’utilisation de la polysubstance affecte le cerveau, mon équipe étiquet les neurones actifs lors des comportements liés au médicament chez des souris génétiquement modifiées. Cela nous permet de cartographier et de comparer les neurones portant des souvenirs liés à la récompense pour un médicament avec les neurones associés à un autre médicament. De cette façon, nous pouvons étudier comment le cerveau représente et stocke des souvenirs lorsque les souris sont exposées à la cocaïne et au fentanyl – deux substances aux États-Unis prennent de plus en plus ensemble – et comment différentes régions cérébrales communiquent ces informations entre elles.
Pour disséquer exactement comment les médicaments d’abus détournent le système de récompense naturel du cerveau, mon équipe compare comment la recherche de différents types de récompenses change les neurones portant des souvenirs de récompense. Par exemple, nous avons précédemment montré que le réseau de cellules portant la mémoire de la recherche de cocaïne est principalement distinct de ceux liés à la recherche de sucre.
Sur la base de ce travail, nous utilisons actuellement des modèles de mouches des fruits pour analyser l’activité génétique de l’ensemble neuronal lié à la recherche de cocaïne. Cela nous permettra de mieux identifier quels gènes pourraient être des cibles potentielles pour réduire l’activité de cet ensemble neuronal et traiter le trouble de la consommation de substances.
Psychédélique et dépendance
Les pensées intrusives liées aux médicaments et les modèles de comportement fixes – ce qui signifie que des actions qui sont prises à plusieurs reprises indépendamment des conséquences négatives – sont des symptômes courants de la toxicomanie qui conduisent à la formation de voies neuronales nocives dans le cerveau. Les psychédéliques peuvent être en mesure d’aider à réformer ces voies en déclenchant un «redémarrage» global du cerveau.
Plusieurs essais cliniques soulignent le potentiel des psychédéliques pour traiter les troubles du tabac, de l’alcool et des opioïdes, des résultats précoces montrant une abstinence accrue et une réduction des envies de drogue.
Mon laboratoire examine actuellement comment la psilocine – le métabolite actif de la psilocybine psychédélique – affecte les souvenirs liés à la drogue des souris. Nos recherches se concentrent sur deux questions. Premièrement, la psilocine peut-elle modifier la recherche de médicaments et l’apport dans la dépendance au fentanyl? Et deuxièmement, quel type de mémoire crée la psilocine dans le cerveau, et pourrait-il modifier des souvenirs de cocaïne antérieurs?
Les souvenirs de récompense aident les gens à survivre et à conduire à des troubles de la consommation de substances. Placer dans les mécanismes complexes de la façon dont le cerveau se souvient des récompenses aux niveaux cellulaire et génétique peut aider les chercheurs et les médecins à mieux traiter la dépendance sans modifier les voies de récompense nécessaires à la survie.
