Les systèmes de récompense du cerveau sont un groupe de structures qui sont activées chaque fois que nous faisons l’expérience de quelque chose de gratifiant, comme manger un aliment au goût agréable, avoir des relations sexuelles ou consommer une drogue qui crée une dépendance.
Les structures considérées comme faisant partie de ce système de récompense se trouvent le long des voies primaires de la dopamine dans le cerveau.
Lorsqu’il est exposé à un stimulus gratifiant, le cerveau réagit en libérant une quantité accrue de dopamine, le principal neurotransmetteur associé aux récompenses et au plaisir.
Neurobiologie de la voie de la récompense : De la perception au renforcement comportemental
Il convient de noter que si le système de récompense renforce les comportements bénéfiques (comme manger quand on a faim), il peut également conduire à des comportements inadaptés lorsqu’il est détourné par des drogues d’abus ou dans le contexte de troubles comme la dépendance.
1. Perception d’un stimulus gratifiant :
Le processus s’enclenche lorsque le cerveau rencontre un stimulus gratifiant, qu’il s’agisse d’un objet externe ou d’une pensée interne.
Cette perception est traitée par différentes régions du cerveau, notamment l’hippocampe (qui fournit un contexte basé sur les expériences passées) et l’amygdale (qui ajoute un poids émotionnel au stimulus).
2. Activation de l’aire tegmentale ventrale (ATV) :
Lorsque le stimulus gratifiant est reconnu, l’aire tegmentale ventrale est stimulée pour produire et libérer de la dopamine. Le mécanisme exact peut varier : pour les récompenses naturelles, la VTA répond à des signaux provenant d’autres parties du cerveau.
En ce qui concerne les drogues, nombre d’entre elles augmentent directement la production ou la libération de dopamine dans la VTA.
3. Transmission de la dopamine au noyau accumbens (NAc) :
Une fois libérée de la VTA, la dopamine emprunte la voie mésolimbique jusqu’au NAc.
Dans le NAc, la dopamine se lie aux récepteurs situés à la surface des neurones, ce qui modifie leur activité. Cette modification de l’activité neuronale est l’événement neurobiologique sous-jacent qui se traduit par des sensations de plaisir et de récompense.
4. Apprentissage par renforcement et réponse comportementale :
Après l’expérience gratifiante, le cortex préfrontal (qui joue un rôle dans la prise de décision et la planification) évalue l’ensemble de l’événement. Il établit un lien entre le plaisir ressenti dans le NAc, le stimulus initial et l’action entreprise.
Plus la réponse agréable dans le NAc est forte, plus le signal de renforcement envoyé au cortex préfrontal et à d’autres zones responsables de la mémoire et du comportement est fort.
En conséquence, l’individu devient plus enclin à rechercher ou à s’engager dans ce comportement ou ce contexte spécifique dans l’attente de la récompense. Au fil du temps, par le biais d’expositions répétées, cela conduit à des comportements appris ou à des habitudes.
5. Le rôle du retour d’information :
Des boucles de rétroaction continues existent entre le NAc, la VTA et le cortex préfrontal. Ces boucles permettent d’affiner et d’ajuster les comportements afin d’optimiser les actions de recherche de récompense au fil du temps.
Par exemple, si une récompense anticipée ne se traduit pas par le plaisir escompté, la boucle de rétroaction peut réduire la motivation à rechercher cette récompense spécifique à l’avenir.
Les voies de la récompense dans le cerveau
La dopamine est principalement produite dans une zone du cerveau appelée aire tegmentale ventrale (ATV), située dans le mésencéphale.
Une fois produite dans l’ATV, la dopamine est transportée vers d’autres zones du cerveau par différentes voies, dont les deux principales sont les voies dopaminergiques mésolimbique et mésocorticol.
La voie de la récompense la plus importante dans le cerveau est la voie mésolimbique de la dopamine. Lors d’une expérience gratifiante, la dopamine est activée dans la VTA.
Ce neurotransmetteur est ensuite projeté vers une zone appelée noyau accumbens via la voie mésolimbique. Le noyau accumbens est une zone située dans le striatum ventral qui est fortement associée à la motivation et à la récompense et qui fait partie de circuits complexes impliquant l’amygdale et l’hippocampe.
L’activation du noyau accumbens entraîne une augmentation des niveaux de dopamine dans cette région. En fait, l’activation de la voie mésolimbique de la dopamine nous incite à répéter ce qui vient de se passer afin de ressentir la sensation de récompense.
Étant donné que le noyau accumbens est relié à l’amygdale, une région du système limbique associée aux émotions, les sentiments sont attribués à la récompense ressentie.
Par exemple, après avoir mangé un bon plat, l’amygdale contribue à nos sentiments de plaisir et de bonheur. Les connexions du noyau accumbens avec l’hippocampe, une région impliquée dans la mémoire, permettraient d’attribuer la mémoire et l’apprentissage à la récompense.
Ainsi, après avoir mangé un bon plat, notre hippocampe nous aiderait à nous souvenir de l’endroit où le plat a été acheté et nous rappellerait le plaisir que nous avons éprouvé en mangeant ce plat.
Par conséquent, toutes ces zones du cerveau travaillent ensemble pour encourager la répétition de comportements gratifiants. La voie mésocorticale de la dopamine est une autre voie de récompense, mais elle est moins discutée.
Il s’agit également d’une voie qui découle de la VTA. Lors d’expériences gratifiantes, la dopamine est activée dans la VTA, qui la transmet ensuite directement au cortex cérébral, en particulier aux lobes frontaux.
Les lobes frontaux sont responsables des fonctions cognitives élevées, de la pensée, de la planification et de la motivation. L’activation de cette voie entraîne donc l’expérience consciente du plaisir et de la récompense.
Études classiques sur le désir et la récompense
En 1954, Olds et Milner ont réalisé des expériences sur des rats pour déterminer quelles régions du cerveau pouvaient être impliquées dans les récompenses. Ils ont implanté des électrodes à différents endroits du cerveau des rats, qui ont ensuite été placés dans une « boîte de Skinner »
Ce dispositif est une petite chambre utilisée pour mener des recherches sur le conditionnement des animaux, avec un levier à l’intérieur. Lorsque les rats appuyaient sur le levier, leur cerveau recevait une légère stimulation électrique.
Leurs résultats ont indiqué qu’il y avait plusieurs zones du cerveau où la stimulation électrique est gratifiante, de sorte que les rats appuient fréquemment sur le levier pour recevoir cette sensation gratifiante.
L’un des rats de cette expérience a appuyé sur le levier 7500 fois en 12 heures pour recevoir cette stimulation électrique. La zone de récompense la plus apparente lorsque les électrodes y sont placées se trouve dans la région septale, une zone située dans la partie médiane inférieure du lobe frontal, avec des connexions avec l’hippocampe, l’amygdale et le thalamus, entre autres.
Finalement, ces rats choisissaient parfois de recevoir la stimulation électrique plutôt que de manger de la nourriture.
Lors d’une autre expérience menée dans des conditions plus clémentes, les rats mangeaient suffisamment pour se développer, mais passaient la majeure partie du reste de leur temps à appuyer de manière excessive sur le bouton de stimulation.
D’autres scientifiques ont pu reproduire des résultats similaires dans leurs expériences sur des primates et des humains (Heath, 1972 ; Sem-Jacobsen, 1976).
Rôle de la dopamine
La dopamine est un neurotransmetteur à la fois excitateur et inhibiteur, ainsi qu’un neuromodulateur impliqué dans la récompense, la motivation et la dépendance.
La dopamine se lie à cinq sous-types de récepteurs dopaminergiques : D1, D2, D3, D4 et D5. La liaison de la dopamine à ces récepteurs déclenche un flux de signaux responsables de l’activation des fonctions dans les régions cérébrales associées où chaque type de récepteur est le plus dominant.
Dans les voies de la récompense, en particulier la voie mésolimbique, la dopamine est libérée lors d’expériences agréables et se lie aux récepteurs dopaminergiques situés dans le noyau accumbens.
Les expériences susmentionnées menées sur des rats ont montré que la dopamine était activée lors d’une stimulation cérébrale gratifiante. L’afflux de dopamine dans les régions du cerveau impliquées dans la récompense et les sensations agréables a incité les rats à continuer à rechercher cette stimulation.
La perspective sur le rôle de la dopamine a légèrement changé. Alors qu’elle était considérée comme le neurotransmetteur responsable des expériences agréables, on pense aujourd’hui qu’elle est impliquée dans les aspects de la récompense plutôt que dans l’expérience du plaisir.
Par exemple, il a été suggéré que la dopamine est impliquée dans l’encodage des souvenirs associés à une récompense, comme la compréhension de la manière de renouveler l’expérience.
L’importance de la dopamine dans ces expériences a pu être déterminée car les scientifiques ont pu mesurer l’augmentation de la libération de dopamine dans les voies de la récompense après que le rat a reçu la récompense.
Ils ont également découvert qu’ils pouvaient empêcher les rats de rechercher une stimulation cérébrale en bloquant la libération de dopamine. Pour ce faire, ils ont utilisé des médicaments antagonistes de la dopamine, qui bloquent les effets de la dopamine, ou ont détruit les voies de la récompense.
Après cela, les rats ne recherchaient plus la stimulation cérébrale. Cette expérience a permis d’identifier les zones spécifiques du cerveau et de déterminer que la dopamine était impliquée dans les voies de la récompense.
L’addiction
Comme indiqué, la dopamine est sécrétée par le cerveau lors de nombreuses activités qui procurent des sensations agréables et activent les voies de récompense de la dopamine.
Les drogues telles que les stimulants, les opioïdes, l’éthanol et la nicotine déclenchent la libération d’une plus grande quantité de dopamine dans le cerveau. Les opioïdes et l’éthanol augmentent également le taux de déclenchement des cellules.
Ces drogues se lient généralement aux récepteurs cérébraux dans les régions associées aux récompenses, par exemple la VTA et le noyau accumbens. Cependant, les drogues obligent le cerveau à libérer une quantité de dopamine supérieure à celle qui serait libérée dans le cadre d’activités saines.
Elles empêchent également le cerveau de réabsorber la dopamine, ce qui prolonge anormalement l’expérience agréable.
La surstimulation des systèmes de récompense dans le cerveau peut aboutir à une dépendance.
L’addiction est le résultat d’un comportement de renforcement ou de récompense effectué de manière compulsive, en dépit de toute conséquence négative, et dont la principale caractéristique est la perte de contrôle de la quantité de la substance addictive.
Dans une autre étude, des rats ont reçu de la cocaïne s’ils appuyaient sur un levier. Les rats ont rapidement appris à continuer à appuyer sur le levier pour obtenir plus de cocaïne, à adopter des comportements de recherche de drogue et à augmenter leur dose s’ils en avaient l’occasion.
Au fil du temps, avec l’utilisation répétée de substances addictives, l’organisme devient dépendant de ces substances pour maintenir des sensations gratifiantes. Une conséquence négative est que, bien qu’une grande quantité de dopamine soit stimulée dans le cerveau et qu’il y ait de fortes sensations d’euphorie, cela entraîne également une diminution des niveaux de sérotonine.
La sérotonine est un neurotransmetteur essentiel associé aux sentiments de bonheur. Les substances addictives comme les drogues affectant les niveaux de sérotonine, on peut en arriver à un point où les activités quotidiennes qu’un individu aurait trouvées agréables auparavant ne lui procurent plus de bonheur et peuvent l’amener à se sentir de très mauvaise humeur à cause de la poursuite de la consommation de drogues.
Cela peut également être dû au fait que ces activités ne produisent plus la même quantité de dopamine que celle à laquelle l’individu est habitué.
Études sur le désir et la récompense
Comme nous l’avons vu précédemment, différentes régions et voies de récompense sont activées lors de l’expérience d’un stimulus agréable. Les chercheurs ont depuis élargi cette recherche pour déterminer si le stimulus doit être réellement expérimenté pour que ces centres de récompense soient activés ou si l’anticipation d’une récompense déclenche ces zones.
Spreckelmeyer et al. (2009) ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour déterminer si l’anticipation d’une récompense monétaire affecte le cerveau de manière significative.
Ils ont constaté, grâce aux données de l’IRMf, une activation des structures neuronales liées au système de récompense lors de l’anticipation d’une récompense. Ils ont également constaté que plus la récompense potentielle est importante (plus il y a d’argent), plus l’activité cérébrale dans les zones de récompense est importante.
Ces résultats permettent de mieux comprendre le fonctionnement des systèmes de récompense dans le cerveau et le fait que les zones cérébrales peuvent stimuler une réponse de récompense sans avoir encore reçu de récompense.
Sherman, Hernandez, Greenfield et Dapretto (2018) ont étudié les structures neuronales activées en termes de récompenses dans les médias sociaux. L’option « J’aime », qui prévaut sur de nombreuses plateformes de médias sociaux, est censée donner des récompenses sociales à ceux qui les reçoivent.
Les chercheurs ont constaté que c’était le cas lorsque les participants ont effectué une tâche dans un scanner IRM. Cette tâche était conçue pour imiter l’application sociale de partage de photos Instagram.
L’examen des corrélats neuronaux a révélé une activation dans les circuits de récompense du cerveau, en particulier dans la VTA, lorsque les participants recevaient des « Likes ».
De même, ils ont constaté que lorsque les participants fournissaient un retour positif (leur donnaient des « J’aime ») dans le cadre de cette tâche, cela activait également les circuits de récompense du cerveau.
