Le bonheur, sous une forme ou une autre, semble être un objectif commun que chacun de nous souhaiterait atteindre. Nous nous comportons souvent comme si nous pouvions trouver un moyen de satisfaire pleinement - le confort, la satiété, la chaleur, une autre récompense - et d'être constamment heureux simplement en faisant de bons choix. Mais le plaisir des sensations les plus agréables est éphémère, ce qui conduit à l'ennui et au désir d'essayer quelque chose de nouveau et d'étonnant. En tant que neuroscientifique, je ne peux m'empêcher de penser si la fugacité de notre satisfaction est réellement inévitable, ou si c'est une certaine caractéristique du travail du cerveau, en comprenant que nous pouvons apprendre à y faire face.
Beaucoup de fonctions quotidiennes du cerveau semblent si naturelles que nous pouvons à peine nous en éloigner pour les regarder de côté. Le cerveau s'est engagé à remarquer différentes choses. De toute évidence, la fonction cérébrale principale est la perception; sur la base de la perception, il peut faire des évaluations, et sur la base d'eux - pour agir. Ce travail est effectué par des neurones du système nerveux. Ils trouvent et présentent les données d'entrée du monde externe (et interne), analysent les données et répondent à cette analyse par l'action appropriée. L'action se réfère généralement au mouvement: les neurones envoient des signaux qui provoquent la contraction des muscles, ce qui vous permet d'effectuer une sorte d'action. L'entrée vient des sens, l'analyse est souvent appelée associative et la sortie est la motilité. La Trinité des sentiments / analyse associative / motilité est un analogue neuronal de perception / évaluation / action.
Comment les neurones qui composent le cerveau réagissent-ils à la détection et à l'analyse de ce qui se passe dans le monde extérieur? La réponse la plus simple est qu'ils s'appuient principalement sur un service de traduction. Les parties du corps que nous considérons comme les organes sensoriels - yeux, oreilles, nez, langue, peau - contiennent des cellules réceptrices qui perçoivent les informations. De minuscules molécules de protéines sont situées sur les membranes de ces cellules; ils traduisent (techniquement parlant, transforment) les effets physiques du monde extérieur - lumière, son, produits chimiques, chaleur - en signaux électriques,
potentiels d'action qui forment le langage du cerveau. Les protéines de transmission forment un petit chemin, le
canal ionique , à travers lequel des particules chargées, des ions, tels que le sodium ou le potassium, entrent ou sortent de la cellule. Le mouvement des ions génère des signaux électriques. Chaque signal se propage sur toute la longueur de la cellule en raison d'autres protéines - formant également des canaux ioniques - ce qui conduit à la libération d'un
neurotransmetteur chimique. Le neurone suivant reçoit le neurotransmetteur en raison d'autres protéines réceptrices, qui représentent également des canaux ioniques ou sont associées à des canaux ioniques. Notre capacité à remarquer dépend principalement de nos canaux protéiques-ioniques.
Fait intéressant, presque toutes ces protéines répondent aux changements de stimuli; mais en présence d'une stimulation prolongée et constante d'intensité légère à modérée, beaucoup d'entre eux sont désactivés et empêchent les ions de les traverser. Nous appelons ce processus adaptation (ou désensibilisation, ou inactivation, selon la base physique). Elle conduit à l'apparition de sensations familières. En raison de l'adaptation, lorsque vous passez d'un endroit avec un éclairage lumineux à une pièce non éclairée, cela semble d'abord sombre, et après un certain temps, l'éclairage y semble déjà normal. Ce n'est que lorsque vous reculez au soleil que vous réalisez à quel point il faisait sombre dans la pièce - ou à quel point il est brillant maintenant. De même, la plupart des gens s'adaptent à l'odeur des aliments peu de temps après être entré dans un restaurant, à la fraîcheur d'une piscine après y avoir sauté par une chaude journée, ou au bruit de fond d'un réfrigérateur. Après une courte exposition, l'odeur, le froid ou le bruit - à moins qu'ils ne soient trop forts pour causer des désagréments - cessent de se faire sentir, et nous n'y prêtons pas attention. Autrement dit, comme on dit, on s'y habitue. En particulier, en raison des canaux ioniques adaptatifs, nous ne nous sentons pas beaucoup en valeur absolue, mais contrairement à ce que nous avions auparavant (bien que tous les types d'adaptation ne se produisent pas en raison des canaux ioniques, et tous les sentiments ne sont pas soumis à l'adaptation). Dans un cas exceptionnel, les expérimentateurs ont pu démontrer ce phénomène en stabilisant l'image sur la rétine. Nos yeux effectuent généralement de petits mouvements nets, des
microaccades , ce qui permet aux cellules rétiniennes de comparer la lumière réfléchie par les zones sombres et lumineuses de tout environnement visuel. En suivant les mouvements des yeux humains et en modifiant l'image projetée sur eux, les neuroscientifiques ont pu montrer que lorsqu'une image est fixée artificiellement sur la rétine, il semble à une personne qu'elle disparaît [Ditchburn, RW & Ginsborg, BL Vision avec une image rétinienne stabilisée. Nature 170, 36-37 (1952). Martinez-Conde, S., Macknic, SL, Troncoso, XG et Dyar, TA Les microsaccades neutralisent la décoloration visuelle pendant la fixation. Neuron, 49, 297-305 (2006)]. Si vous ne pouvez pas comparer, le monde devient gris. En d'autres termes, la diversité n'ajoute pas seulement un goût de vie; en principe, vous ne pouvez voir quelque chose qu'à travers le changement.
Cette sensibilité aux changements et insensibilité à la constance ne s'arrête pas au niveau des récepteurs sensoriels. Plus profondément dans le cerveau, dans presque tous les neurones, il existe d'autres canaux protéiques-ioniques - en particulier, les canaux sodiques qui déclenchent des potentiels d'action (laissant les ions sodium dans le neurone) et les canaux potassiques qui arrêtent les potentiels d'action (libérant des ions potassium du neurone). Les canaux de sodium et de potassium sont différents, et beaucoup d'entre eux sont également inactivés - désactivés - pendant l'utilisation. Par conséquent, même lorsque les neurotransmetteurs chimiques donnent des stimuli longs ou répétés aux neurones, les propriétés internes des canaux ioniques limitent le nombre de potentiels d'action. Par exemple, dans certains neurones, l'inactivation des canaux sodiques rend de plus en plus difficile de générer des potentiels d'action avec une stimulation constante.
Mais dans certains neurones, certains canaux sodiques empêchent l'inactivation en utilisant une protéine spéciale qui la bloque. De tels neurones avec plaisir déclenchent de longues séquences à haute fréquence de potentiels d'action. Beaucoup de ces neurones se trouvent dans le cervelet et le tronc cérébral. [Lewis, AH & Raman, IM Courant de résurgence des canaux Na + voltage-dépendants. Journal of Physiology 592, 4825–4838 (2014)]
Pendant ce temps, certains canaux potassiques augmentent progressivement le flux d'ions, aidant à ralentir ou à désactiver les signaux des neurones après avoir passé plusieurs potentiels d'action. L'interaction entre les flux d'ions sodium et potassium ne permet de générer des signaux électriques qu'au début du stimulus - ce processus est appelé accommodement. Bien qu'il y ait des exceptions, la plupart des principales cellules excitatrices du cortex et de l'hippocampe - celles qui favorisent les potentiels d'action dans les neurones cibles - sont susceptibles d'être accommodées.
Dans certaines cellules, les neurotransmetteurs, tels que la
noradrénaline , peuvent inverser l'accommodation. Fait intéressant, l'effet global de la noradrénaline sur le cerveau est d'augmenter l'attention. De nombreuses toxines et poisons, tels que ceux des scorpions et des serpents, empêchent l'inactivation des canaux sodiques et bloquent les canaux potassiques, ce qui entraîne des convulsions et la mort - c'est-à-dire que le cerveau peut souffrir de trop de bien. [Madison, DV & Nicoll, RA Actions de noradrénaline enregistrées par voie intracellulaire dans des neurones pyramidaux hippocampiques CA1 de rat, in vitro. Journal of Physiology 372, 221-244 (1986); Hille, B. A. Canal K + digne d'attention. Science 273, 1677 (1996)]
Nous ne comprenons pas toujours quelles informations hébergent les neurones, mais nous savons qu'ils réagissent le plus fortement aux modifications du stimulus. Il est difficile de résister à la tentation de conclure que plus il y a d'activité dans le cerveau, mieux c'est - cependant, il est très bon que certains neurones aient la capacité de couper leurs signaux grâce à l'inactivation des canaux ioniques. De nombreuses maladies neurologiques sont associées à un excès de potentiels d'action dans les neurones, qui répondent généralement un peu. Une telle "surexcitation" se retrouve souvent dans la douleur ou l'épilepsie. Avec le premier, il y a trop de sentiments, avec le second - les contractions musculaires. Souvent, les meilleurs médicaments pour de tels cas sont ceux qui inactivent les canaux sodiques. Même les personnes sans ces syndromes connaissent bien l'effet analgésique des médicaments bloquant les canaux sodiques comme la
novocaïne ou la
lidocaïne . Les médicaments contre l'épilepsie ne désactivent pas complètement l'activité nerveuse, mais limitent les neurones hyperactifs.
De même, les protéines réceptrices des neurotransmetteurs peuvent subir une désensibilisation, dans laquelle leurs canaux ioniques sont désactivés après une exposition prolongée aux stimuli. Ils peuvent être désactivés en raison de la désensibilisation, qui est une propriété interne de la protéine, ou en raison de la courte durée de vie du neurotransmetteur lui-même, car il est détruit par des enzymes ou absorbé par
les cellules gliales voisines. Les substances qui affectent ces processus et prolongent l'action des neurotransmetteurs peuvent modifier considérablement le fonctionnement du système nerveux. Les tranquillisants prolongent la durée du flux d'ions à travers les canaux ouverts par le neurotransmetteur GABA. Le gaz nerveux prolonge l'action de l'
acétylcholine , un neurotransmetteur qui provoque la contraction des muscles.
Mais les neurones ont une capacité intéressante à répondre à une augmentation à long terme des effets des neurotransmetteurs - à des intervalles de plusieurs jours ou plus, ce qui peut conduire à une quantité excessive de signaux traversant un certain circuit nerveux - ils absorbent simplement leurs propres récepteurs de neurotransmetteurs, et il reste moins de récepteurs actifs à la surface des cellules . Une réaction similaire peut être à l'origine de l'émergence d'une résistance aux médicaments, aux médicaments et aux aliments épicés.
La détection d'aliments épicés ne se produit pas dans les récepteurs des neurotransmetteurs cérébraux, mais dans les récepteurs chimiques périphériques qui répondent à la
capsaïcine , une substance naturelle qui fait chauffer le poivre. Un exemple intéressant de dépendance est une pommade à base de capsaïcine qui désensibilise les récepteurs et soulage la douleur dans l'arthrite et la neuropathie.
Inversement, avec une diminution de la production de neurotransmetteurs, un neurone particulier peut produire plus de protéines réceptrices et de canaux ioniques associés. De cette façon, l'hyperstimulation revient à une perception normale et la non-stimulation règle le circuit nerveux à une sensibilité accrue même aux signaux faibles. Comment les cellules savent-elles cela? Grâce à divers systèmes de rétroaction, dont beaucoup utilisent les propriétés biochimiques spéciales des ions calcium, qui permettent au neurone de trouver, pour ainsi dire, un terrain d'entente confortable ou approprié. Des processus similaires peuvent être déclenchés lorsque la stimulation, initialement agréable - ou répulsive - se répète encore et encore. La perception aiguë disparaît lorsque le cerveau trouve son jalon.
Ce processus est appelé
homéostasie , et beaucoup d'efforts sont consacrés à l'étude de la «plasticité homestatique» des circuits nerveux - le retour par les neurones du point de contrôle de base, même avec des changements dans la force du stimulus d'entrée. [Turrigiano, G. Plasticité synaptique homéostatique: mécanismes locaux et globaux pour stabiliser la fonction neuronale. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 4, a005736 (2012)]
Au niveau de l'organisme tout entier, les sensations de ces stimuli changent en conséquence; diminuer en cas de stimuli répétés, puis récupérer en cas de changement. Une simple démonstration de ce phénomène peut être l'expérience de l'
aplisie des mollusques, qui, en réponse à un toucher léger, attire d'abord les branchies. Après une série de contacts inoffensifs, il s'y habitue et cesse de réagir jusqu'à ce que le toucher soit combiné avec quelque chose de désagréable, par exemple, un choc électrique. Lorsqu'ils sont utilisés, les récepteurs ne subissent pas de désensibilisation - au lieu de cela, le neurotransmetteur se termine dans les neurones. [Kandel, ER & Schwartz, JH Biologie moléculaire de l'apprentissage: modulation de la libération de l'émetteur. Science 218, 433–443 (1982)]
Dans le cas de sensations plus agréables, les rats affamés travailleront pour la nourriture, qu'elle soit ordinaire ou particulièrement savoureuse, et les rats rassasiés ne travailleront que pour obtenir des bonbons qu'ils aiment particulièrement. La motivation des rats à travailler pour la nourriture peut être réduite avec des médicaments qui interfèrent avec les récepteurs des opiacés naturels et de la dopamine - des neurotransmetteurs dans les circuits nerveux qui signalent des récompenses. Il s'avère que les contours de la récompense sont stimulés à la fois par l'anticipation et l'absorption de nourriture, mais chez les rats bien nourris, cela ne se produit que si la nourriture gagne par rapport à l'expérience récente. [Barbano, MF & Cador, M. Opioids pour une expérience hédonique et dopamine pour s'y préparer. Psychopharmacology 191, 497-506 (2007)] En d'autres termes, ne laissez pas de place au dessert; il sera toujours agréable, tant qu'il aura meilleur goût que ce qu'il était avant.
Les stimuli familiers et les sensations créées par eux peuvent également provoquer l'apparition d'autres modifications des canaux ioniques et des récepteurs des neurotransmetteurs qui peuvent modifier l'ensemble des contours nerveux. En fait, certains circuits cérébraux de nombreux animaux (dont nous) sont si bons à prédire le résultat d'un stimulus bien connu qu'ils renvoient des signaux qui équilibrent la sensation de ce qui se passe. Le corps ne remarque même pas que quelque chose se passe - jusqu'à ce que quelque chose d'autre ou d'inattendu se produise.
Les poissons électriques, dont la sensation électrique leur permet de détecter les champs électriques, sont une illustration intéressante de la capacité du cerveau à ignorer le célèbre. Ils étudient l'environnement en utilisant la décharge d'un organe électrique (REO) - un «cri» spécial qui crée un champ électrique autour du poisson. En présence d'objets, ce champ est déformé - c'est peut-être un peu comme une distorsion de la forme de la peau lorsque vous touchez l'objet. C'est un écart par rapport à la forme habituelle qui parle de la nécessité d'être sauvé ou étudié. Les signaux REO permanents eux-mêmes ne sont pas quelque chose d'important. Les neurones qui créent des OER envoient également un signal au cerveau du poisson, indiquant qu'ils ont fonctionné. Ce signal est strictement opposé au signal sensoriel reçu par le poisson à la suite de la détection de son propre champ non déformé obtenu à la suite de REO, à la suite de quoi il neutralise la sensation du "cri" du poisson quand il n'y a rien à proximité. [Bell, C., Bodznick, D., Montgomery, J. Bastian, J. La génération et la soustraction des attentes sensorielles au sein des structures de type cervelet. Comportement cérébral et évolution 50, 17–31 (1997)]
La capacité de s'habituer et d'ignorer les informations entrantes, qui sont statiques, familières, prévisibles et sûres, aide en termes de comportement. En d'autres termes, elle a un avantage évolutif. Si nous sentions constamment le contact de vêtements sur la peau ou la légère odeur d'un assouplissant, cela serait, pour le dire doucement, très distrayant, et pourrait même nous empêcher de détecter et de réagir à un signal qui compte - une tape sur l'épaule ou l'odeur d'un toast brûlant. L'incapacité de prédire et de s'adapter est peut-être l'un des facteurs contribuant au développement
des troubles du spectre autistique . [Gomot M. & Wicker, B. Un monde difficile et imprévisible pour les personnes atteintes de troubles du spectre autistique. Journal international de psychophysiologie 83, 240–247 (2012)]
De plus, les signaux qui communiquent des informations déjà connues du cerveau seraient un gaspillage. Tous ces ions, entrant et sortant des cellules pour envoyer des signaux dans le cerveau, ne peuvent pas simplement rester du côté opposé à celui où ils se sont déplacés. L'énergie est littéralement dépensée pour pomper le sodium des neurones et pomper le potassium à l'intérieur; par conséquent, il est plus efficace de ne pas créer de potentiels d'action qui ne transfèrent pas d'informations utiles.
Est-ce à dire que seul quelque chose de nouveau a du sens et que tout ce qui est familier doit être jeté dès que les sensations deviennent ennuyeuses? Au contraire; Je pense que c'est la clé du bonheur, compatible avec les principes du cerveau. La capacité de détecter des stimuli, même familiers, est rétablie par un "redémarrage" rapide, qui permet de récupérer suffisamment de la désensibilisation pour améliorer les sensations ultérieures. Il me semble que c'est précisément la capacité du cerveau à percevoir les sensations en contraste qui peut expliquer en partie pourquoi nos tentatives pour atteindre la satisfaction éternelle restent infructueuses. Le cerveau travaille sur une courbe, comparant constamment la situation actuelle avec la précédente, et donc le malheur peut être le secret du bonheur. Pas un malheur absolu, bien sûr, mais un refroidissement à court terme, qui nous permet de ressentir de la chaleur, de la faim, rendant la satiété si désirée, une période de désespoir qui nous envoie dans un incroyable sentiment de triomphe. Le chemin de la satisfaction passe par des contrastes.
Indira M. Raman - Professeur de neurobiologie à l'Université Northwestern