Bases neuro-computationnelles et neuro-physiologiques des variations interindividuelles de la flexibilité comportementale – Neuro-Flex

S’adapter à un environnement changeant requiert l’alternance entre phases de stabilisation des bonnes performances, et phases de forte flexibilité pour réagir rapidement et efficacement aux changements. Au sein d'une population, ces stratégies comportementales distinctes sont très variables d'un individu à l'autre. Ces traits individuels peuvent augmenter la vulnérabilité à développer des troubles neuropsychiatriques. L'identification des bases neurales de ces traits comportementaux spécifiques pourrait être un élément clé pour mieux comprendre la diversité des réponses adaptatives, particulièrement importante pour de multiples conditions mentales.
Les connexions réciproques du thalamus médiodorsal (MD) avec le cortex orbitofrontal (OFC) apparaissent comme centrales pour assurer une expression flexible du registre comportemental. Si le rôle individuel de ces deux structures cérébrales dans la flexibilité comportementale est bien documenté, celui de leur connectivité fonctionnelle reste à établir. La dysfonction de ces réseaux étant associée à de nombreuses affections neuropsychiatriques, ces circuits thalamo-corticaux semblent constituer un système neuronal déterminant prenant en charge des performances comportementales variables allant de la prise de décision adaptative à inadaptée.
Sur la base de résultats préliminaires solides, dans NEUROFLEX, nous émettons l'hypothèse que le circuit MD-OFC est un élément clé pour comprendre les fondements neuronaux la flexibilité comportementale et que la stratégie d'apprentissage utilisée par chacun dépend de l'endophénotype fonctionnel individuel de cette voie.
Nous évaluerons le lien entre l'hétérogénéité comportementale et la variabilité interindividuelle de la force de connexion de la voie MD-OFC en combinant approches électrophysiologiques chez des rats anesthésiés et manipulations pharmaco- et optogénétiques chez des rats effectuant une tâche de bandit à trois bras. Premièrement, nous établirons les bases neurales de phénotypes comportementaux variables parmi une grande cohorte de rats préalablement évalués dans la tâche de bandit à trois bras pour identifier leur flexibilité individuelle. Nous aborderons ensuite l'hypothèse selon laquelle la propension à la plasticité dans la voie MD-OFC détermine la variabilité interindividuelle de la flexibilité comportementale. Ensuite, nous chercherons à établir un lien causal entre l'activité de la voie MD-OFC et la capacité à s'engager dans des comportements flexibles. Pour cela, nous utiliserons une stratégie pharmacogénétique conditionnelle pour inhiber ou stimuler cette voie. Enfin, nous testerons directement l'hypothèse selon laquelle la plasticité de la connexion MD-OFC détermine la sortie comportementale. Une approche computationnelle permettra une meilleure caractérisation des différences interindividuelles dans le comportement des rats établissant une classification des individus flexibles et inflexibles sur la base de différents modèles permettant d’établir les stratégies auxquelles ont recours les différentes populations d’animaux. Nous nous attendons à ce que ce travail de modélisation nous aide à identifier la contribution de différents paramètres des modèles, de différentes stratégies d'exploration et de différentes stratégies d'apprentissage.
Ce projet permettra de nouvelles avancées dans la compréhension du rôle de la variabilité interindividuelle de la connectivité neuronale dans les différences de flexibilité comportementale. Nous espérons que l'étude de la façon dont la variabilité des circuits neuronaux se traduit dans la prise de décision individuelle apportera un nouvel éclairage sur la susceptibilité à certains traits neuropsychiatriques.