Decision-making and metacognition multi-modal study in Obsessive Compulsive Disorder : anteromedial subthalamic nucleus implication
Étude multimodale des processus décisionnels et métacognitifs dans les Troubles Obsessionnels Compulsifs : rôle du noyau sous-thalamique antéro-médial
Résumé
What happens in our brain when we decide? Whether it's detecting a brief perception (perceptual decision) or choosing based on multiple attributes (multi-attribute decision), one explanatory hypothesis is that our choices are primarily based on the information we gather from our environment, following a process of evidence accumulation. When this accumulated evidence is deemed sufficient and reaches a threshold, which can be modulated, for example, by our emotional state, then we are able to take the decision, and we can assess its quality by issuing a judgment of confidence. While the role of the cortex in decision-making is extensively documented, the same cannot be said for subcortical structures, particularly the subthalamic nucleus (STN). Yet, the literature indicates that this nucleus of the basal ganglia, known for its role in motor functions and action inhibition, also appears to play a modulatory role in the decision threshold and mood. The purpose of this thesis is to document this potential role.We took the opportunity of a clinical trial of deep brain stimulation (DBS) of the anteromedial subthalamic nucleus (amSTN) for the treatment of obsessive-compulsive disorders (OCD) to conduct four experimental studies. The first two studies focus on perceptual decision-making. In the first study, through recordings of local field potentials (LFP) in eight patients with severe and refractory OCD, we show that oscillatory activity in alpha and beta bursts is related to detection reports but does not reflect confidence reports. Additionally, we observed an increase in beta burst activity for detected stimuli when confidence was low, compared to high confidence. The second EEG study in fourteen participants with OCD, with or without amSTN stimulation, and eighteen control participants, shows that stimulation does not modulate detection or confidence reports; however, it highlights a metacognitive deficit in patients. The following two studies focus on multi-attribute decision-making. The LFP collected in the third study from ten participants with OCD teach us that amSTN theta oscillations reflect choice attributes, mood reports, and the outcome of the choice but not confidence judgments. The fourth and final behavioral study in thirteen participants with OCD, with or without NSTav stimulation, and eighteen control participants and reveals that NSTam stimulation modulates perceptual decision reports by acting on how choice attributes are integrated. It also influences confidence judgments and mood in relation to the choice and its outcome.Taken together, these findings inform us about the involvement of the NST in decision-making and metacognitive processes. They complement the knowledge about this structure, focusing particularly on a less explored territory of the NST, the anteromedial part related to associative and limbic processes.
Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque nous prenons une décision ? Qu’il s’agisse de détecter une perception brève (décision perceptuelle), ou de choisir en fonction de multiples attributs (décision multi-attributs), une hypothèse explicative est que nos choix se basent notamment sur des informations que nous collectons dans notre environnement, selon un processus d’accumulation d’évidence. Lorsque cette évidence accumulée est jugée suffisante et atteint un seuil, qui peut être modulé par exemple par notre état émotionnel, alors nous sommes en mesure de prendre une décision, dont nous pouvons évaluer la qualité en émettant un jugement de confiance. Alors que le rôle du cortex dans la prise de décision est abondamment documenté, il n’en est pas de même pour les structures sous-corticales, et en particulier pour le noyau sous-thalamique (NST). Pourtant, différents indices montrent que ce noyau des ganglions de la base, connu pour son rôle dans les fonctions motrices et dans l’inhibition de l’action, semble également jouer un rôle modulateur du seuil de décision et de l’humeur. L’objet de cette thèse est de documenter cet éventuel rôle. Nous avons pris l’opportunité d’un essai clinique de stimulation cérébrale profonde (SCP) du noyau sous-thalamique antéro-médial (NSTam) pour le traitement des troubles obsessionnels compulsifs (TOC) pour réaliser quatre études expérimentales. Les deux premières études portent sur la décision perceptuelle. Dans la première étude, grâce à des enregistrements en potentiels de champs locaux (LFP pour local field potentials) chez huit patients avec TOC sévère et résistant, nous montrons que l’activité oscillatoire en rafales alpha et bêta est en lien avec les rapports de détection, mais ne reflète pas les rapports de confiance, De plus, nous avons constaté une augmentation de l'activité en rafales bêta pour les stimuli détectés lorsque la confiance était basse, par rapport à une confiance haute. La deuxième étude en EEG chez des participants avec TOC avec ou sans stimulation du NSTav montre que la stimulation ne module pas les rapports de détection ni de confiance ; cependant elle met en évidence un déficit métacognitif chez les patients. Les deux études suivantes portent sur la décision multiattributs. Les LFP collectés chez dix participants avec TOC dans la troisième étude nous apprennent que les oscillations theta du NSTam reflètent les attributs du choix, les rapports d’humeur, et le résultat du choix (outcome), mais pas les jugements de confiance. La quatrième et dernière étude comportementale chez des participants avec TOC avec ou sans stimulation du NSTav montre que la stimulation du NSTam module les rapports de décision perceptuelle en agissant sur la façon dont sont intégrés les attributs du choix. Elle agit également sur les jugements de confiance, ainsi que sur l’humeur, en lien avec le choix et son résultat. L’ensemble de ces travaux nous renseigne sur l’implication du NST dans les processus décisionnels et métacognitifs. Ils complètent les connaissances portant sur cette structure, en portant plus particulièrement sur un territoire du NST peu exploré jusqu’à présent, la partie antéromédiale relative aux processus associatifs et limbiques.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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