Contrôle contextuel des comportements dirigés vers un but : Quel rôle pour l’hippocampe ?

Role of the hippocampus in the contextual control of goal-directed behaviour

• Auteur / Autrice : Robin Piquet
• Direction : Shauna Parkes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 23/10/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Neurosciences Cognitives et Intégratives d’Aquitaine (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Francis Chaouloff
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Doyère, Sébastien Bouret, Stéphanie Trouche
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Doyère, Sébastien Bouret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pharmacogénétique

Hippocampe (anatomie)

Apprentissage -- Physiologie

Comportement humain -- Modèles animaux

Réseaux neuronaux (physiologie)

Mots clés libres

Pharmocogénétiques

Apprentissage

Comportement

Circuits neuronaux

Action

Rat

Goal-Directed action

Behaviour

Rats

Neuronal circuits

Learning

Chemogenetics

Résumé

Chaque jour, nous prenons des décisions fondées sur des objectifs internes et sur la perspective qu'une action donnée conduira à la réalisation de l'objectif. Ce comportement ''dirigé vers un but'' est essentiel pour s'adapter à notre environnement et se définit comme une intention d'agir motivée par la connaissance de la relation causale entre une action et le résultat qui lui est associé, ainsi que de la valeur de ce résultat. De nombreuses recherches ont été consacrées à la compréhension des bases neurocognitives du comportement dirigé vers un but. Cependant, l'influence du contexte sur ce comportement n'est pas bien comprise. Cette thèse étudie comment le contexte environnemental peut moduler l'action dirigé vers un but et le rôle de l'hippocampe dans cette modulation.Le contexte, c'est-à-dire l’environnement qui entoure une expérience d'apprentissage, a une forte influence sur le comportement. L’environnement signale les informations auxquelles nous devons prêter attention et peut également indiquer la réponse ou l'action la plus appropriée. Cette thèse examinera deux situations dans lesquelles le contexte peut potentiellement influencer un comportement dirigé vers un but. La première est celle où le contexte lui-même agit comme un indice prédictif et entre en compétition associative avec les actions instrumentales. La seconde est celle où le contexte agit comme un modulateur pour signaler l'action la plus appropriée à un moment donné.Le premier chapitre empirique étudie le rôle de l'hippocampe dans le comportement dirigé vers un but. Nous y démontrons que l'hippocampe ventral, mais pas l'hippocampe dorsal, est spécifiquement requis pour s'adapter aux changements dans la relation causale entre une action et sa récompense associée. Nous testons ensuite l'hypothèse selon laquelle ce déficit est dû à une incapacité à discerner la validité relative de l'action par rapport au contexte en tant que prédicteur de la récompense. En utilisant l'inhibition latente et le conditionnement contextuel pavlovien, nous confirmons que la sensibilité à la dégradation de la relation action-récompense repose sur un apprentissage de la relation contexte-récompense et que cet apprentissage requiert l'hippocampe ventral. Enfin, nous montrons que l'inhibition des fibres efférentes de l'hippocampe ventral dans le cortex préfrontal médian altère également la dégradation de la contingence instrumentale et l'apprentissage contexte-récompense. Ces résultats impliquent une voie hippocampo-corticale dans l'adaptation aux changements des contingences entre actions et récompenses et indiquent que ce déficit est lié une incapacité à apprendre la valeur prédictive du contexte.Dans le deuxième chapitre expérimental, nous considérons une situation où le contexte dicte les relations spécifiques action-récompense qui sont en vigueur. Nous confirmons d'abord que le contexte peut entrer dans de telles associations hiérarchiques, c'est-à-dire des associations contexte-(action-récompense), et nous montrons que les rats modifient effectivement leur choix entre les actions en fonction du contexte dans lequel ils sont placés. Nous démontrons ensuite que l'hippocampe ventral est nécessaire pour l'encodage et la récupération des associations contexte-(action-récompense), mais que l'hippocampe dorsal n'est nécessaire que pour la récupération. Il est important de noter que l'hippocampe n'est requis pour le comportement dirigé vers un but que lorsque les rats sont obligés d'utiliser le contexte pour identifier les différentes associations action-récompense.Dans l'ensemble, ces résultats montrent que l'hippocampe, principalement par sa partie ventrale, soutient la modulation contextuelle du comportement dirigé vers un but. Cette recherche met en évidence le rôle du contexte dans le comportement acquis et souligne l'importance de prendre en compte l'influence du contexte environnemental lors de l'étude de la sélection des actions et du comportement lié choix.

Every day we make decisions based on internal goals and on the expectation that a given action will lead to goal achievement. Such ‘goal-directed’ behaviour is critical for adapting to our environment and is defined as an intention to act that is driven by knowledge of both the causal relation between an action and its associated outcome, and the value or current desirability of that outcome. Much research has been dedicated to understanding the neurocognitive bases of goal-directed behaviour. Yet, the influence of context on this behaviour is not well understood. This thesis combines principles from Experimental Psychology and Neuroscience to explore how environmental context can modulate goal-directed action and the role of the hippocampus in this modulation.Contexts, understood as the environmental cues that surround a learning experience, have a strong influence on behaviour. Indeed, most animals are highly efficient at recognising their surrounding environment. Our environments signal the information to which we should attend and can also indicate the most appropriate response or action. This thesis will consider two situations in which context can potentially influence goal-directed behaviour. The first is when the context itself acts as a predictive cue and enters into associative competition with instrumental actions. The second is when the context acts as a gatekeeper to signal the most appropriate action at a given moment.The first empirical chapter uses both lesion and chemogenetic approaches to study the role of the hippocampus in goal-directed behaviour. We show that the ventral, but not dorsal, hippocampus is specifically required to adapt to changes in the causal relationship between an action and its outcome. We then test the hypothesis that this deficit is due to an inability to discern the relative validity of the action compared with the context as a predictor of reward. Using latent inhibition and Pavlovian context conditioning, we confirm that sensitivity to a degradation of the action-outcome relationship relies on intact context-outcome learning and show that this learning is also dependent on activation of ventral hippocampus. Finally, we show that inhibition of ventral hippocampus efferent fibres in the medial prefrontal cortex also impairs both instrumental contingency degradation and context-outcome learning. These results implicate a hippocampo-cortical pathway in adapting to changes in action contingencies and indicate that the psychological basis of this deficit is an inability to learn the predictive value of the context.In the second experimental chapter, we consider a situation where the context dictates the specific action-outcome relations that are in effect. We first confirm that the context can enter into such hierarchical , i.e. context-(action-outcome), associations and show that rats do indeed modify their choice between actions depending on the context in which they are placed. It is then revealed that the ventral hippocampus is required for the encoding and retrieval of context-(action-outcome) associations but dorsal hippocampus is required only for retrieval. Importantly, the hippocampus was only required for goal-directed behaviour when rats were forced to use the context to identify the current action-outcome relationships.Taken together, these results show that the hippocampus, mainly through its ventral part, supports the contextual modulation of goal-directed behaviour. This research highlights the role of context in acquired behaviour and emphasises the importance of considering the influence of environmental context when studying action selection and choice behaviour.