NEW MECHANISMS OF VALUE CODING IN THE FLY BRAIN
CODAGE DIFFÉRENTIEL DE LA VALEUR AVERSIVE ABSOLUE ET RELATIVE DANS LE CERVEAU DE LA MOUCHE DROSOPHILE
Une nouvelle étude de l'équipe d'Emmanuel Perisse à l'IGF révèle de nouveaux mécanismes de codage de la valeur dans le cerveau de la mouche.
Les décisions basées sur la valeur exigent que les animaux fassent des choix entre plusieurs options sur la base d'une prédiction de valeur apprise d’expériences antérieures. L'apprentissage associatif permet d'attribuer à l'expérience des valeurs absolues (bonnes ou mauvaises) qui peuvent être utilisées pour guider les comportements futurs d'approche ou d'évitement. Au cours de l'apprentissage, les animaux peuvent également comparer la valeur de leur expérience actuelle à celle de leurs connaissances antérieures et attribuer une valeur relative (meilleure ou pire) entre ces expériences afin de promouvoir des choix économiques plus précis. Bien que de nombreuses recherches aient étudié les mécanismes de codage de la valeur relative entre options appétitives, il existe peu de connaissances sur la façon dont la valeur relative aversive est calculée pendant l'apprentissage pour guider les décisions appropriées basées sur la valeur.
Pour répondre à cette question, l'équipe d'Emmanuel Perisse à l'IGF, en collaboration avec l'Université d'Oxford (Royaume-Uni) et le FMI (Bâle, Suisse), a utilisé une combinaison de génétique, de comportement et d'imagerie calcique in vivo chez la drosophile pour étudier les mécanismes neuronaux du codage de la valeur aversive absolue et relative. Leurs résultats ont révélé le rôle crucial de neurones dopaminergiques spécifiques relayant la punition dans l'attribution de la valeur aversive absolue (intensité de l'aversion) aux odeurs pendant l'apprentissage. Ils ont également démontré le rôle d'autres neurones dopaminergiques dans le traitement de la récompense, qui comparent la plasticité neuronale liée à différentes expériences aversives pour signaler une valeur aversive relative "meilleure que" pendant l'apprentissage. Les mouches utilisent ensuite ces informations de valeur aversive absolue et relative lors de la prise de décision pour choisir la meilleure option.
Ces travaux permettent de mieux comprendre le fonctionnement du système de valorisation qui est altéré dans de nombreuses pathologies neurologiques telles que l’addiction et la maladie de Parkinson.
En haut. Dans le centre de l’apprentissage et de mémoire de la mouche, le Mushroom body (MB), des neurones dopaminergiques (DA) distincts relayant la punition répondent différemment à une punition spécifique (intensité des chocs électriques). La plasticité dépendante de l'apprentissage (suite à une association odeur-chocs électriques) mesurée dans les neurones output des MB est proportionnelle à l'intensité de la punition et spécifique aux compartiments des MB. En bas. La comparaison de la plasticité dépendante de l'apprentissage de différentes expériences aversives (odeur A + chocs élevés vs odeur B + chocs faibles) au niveau des neurones output des MB (g2a´1) active des neurones DA spécifiques relayant la récompense (b´2ag5n) pour signaler une valeur relative aversive "meilleure que".
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DIFFERENTIAL CODING OF ABSOLUTE AND RELATIVE AVERSIVE VALUE IN THE DROSOPHILA BRAIN
A new study from Emmanuel Perisse’s team at the IGF reveals new mechanisms of value coding in the fly brain.
Value-based decisions require animals to make choices between several options based on a prediction of their relative subjective value learned through prior experience. Associative learning provides a means to assign absolute (good or bad) values to experience that can be used to guide future approach or avoidance behaviors. During learning, animals can also compare the value of their current experience with that of prior knowledge and assign a relative value (better or worse) between these experiences to promote more accurate economic-based choices. Notwithstanding that a substantial body of research has investigated mechanisms for relative reward-value coding, we know less about how relative aversive value is computed during learning to guide appropriate value-based decisions.
To address this question, Emmanuel Perisse’s team at IGF, in collaboration with the University of Oxford, UK and the FMI, Basel Switzerland, used state-of-the-art combination of genetics, behavioral and in vivo calcium imaging approaches in Drosophila to investigate the neural mechanisms of absolute and relative aversive value coding. Their results revealed a crucial role of specific dopaminergic neurons relaying punishment in assigning absolute aversive value (intensity of aversiveness) to odors during learning. They also showed that other dopaminergic neurons involved in reward processing compare neuronal plasticity related to different aversive experiences to signal a relative aversive “better than” aversive value during learning. Flies then use these absolute and relative aversive value information during decision-making to choose the best option.
This work highlights a new mechanic understanding of the valuation system altered in many neurological pathologies such as addiction and Parkinson’s disease.
Top. In the fly learning and memory center, the Mushroom body (MB), distinct dopaminergic (DA) neurons relaying punishment respond differently to specific punishment (i.e. electric shock intensities). Learning-dependent plasticity (following odor-shock association) measured in the MB output neurons is scaled to the intensity of the punishment and specific to MB compartments. Bottom. Comparing learning-dependent plasticity of different aversive experiences (odor A + high shock vs odor B + low shock) in the MB output circuits (g2a´1) activates specific DA neurons relaying reward (b´2ag5n) to signal a relative “better than” aversive value.
