Influence du coût de l'action sur la prise de décision : manifestations comportementales et marqueurs neurophysiologiques à large échelle

Abstract

Nos décisions façonnent notre quotidien et notre avenir en guidant nos actions. La prise de décision a le plus souvent été étudiée de manière séparée du contrôle moteur, en présumant que la première reposait sur la finalité de l’action et non sur son exécution. Cependant, de plus en plus d’évidences démontrent un chevauchement des circuits cérébraux et des principes d’optimisation impliqués dans la prise de décision et le contrôle du mouvement. Un questionnement central amené par ces observations est celui de la significativité de l’influence du coût associé à l’exécution de l’action, qualifié plus simplement de coût de l’action, sur la prise de décision. L’objectif général de la présente thèse consistait à investiguer cette problématique par une étude des manifestations comportementales et neurophysiologiques de cette influence chez l’humain sain. Le coût de l’action a été manipulé lors de mouvements de pointage de la main dominante en direction de cibles dans l’ensemble des projets de recherche présentés dans le cadre de cette thèse. Le premier projet de la présente thèse avait pour objectif de déterminer si le coût de l’action est susceptible d’influencer de manière significative les préférences d’individus dans le cadre d’une tâche de prise de décision reposant sur une récompense. Les résultats ont montré que le coût de l’action engendrait un biais significatif des choix des sujets lorsque les temps de réaction étaient inférieurs à 350 ms, démontrant ainsi une influence rapide et automatique du coût de l’action sur la décision. Le second projet de recherche avait pour but de comparer la dynamique cérébrale sous-tendant une décision reposant sur le coût de l’action à celle d’une décision fondée sur une règle d’association stimulus-réponse, semblable à celle utilisée dans la plupart des protocoles de prise de décision. Un appareil d’électroencéphalographie a été utilisé afin d’étudier les changements d’activité cérébrale au cours du temps de réaction. Les résultats ont révélé la spécificité d’un patron d’activité cérébrale, la synchronisation thêta médiofrontale, dans la résolution d’une décision reposant sur une règle d’association stimulus-réponse. En revanche, un autre patron, qualifié de désynchronisation bêta sensorimotrice, s’est avéré insensible au contexte de décision. Au vu du lien étroit mis en évidence entre l’activité bêta sensorimotrice et la vitesse du mouvement, la troisième étude de cette thèse s’est attelée à dissocier vitesse et coût de l’action et à tester leurs influences respectives sur la désynchronisation bêta sensorimotrice observée au cours du temps de réaction. Les résultats ont démontré que le coût de l’action, mais pas sa vitesse, prédisait significativement les changements de désynchronisation bêta sensorimotrice. L’ensemble de ces résultats ont permis non seulement d’éclaircir les bases comportementales et neurophysiologiques de l’intégration du coût de l’action à la décision, mais aussi de mettre en lumière un potentiel marqueur neurophysiologique de l’estimation de ce coût. En outre, ils soulèvent des questionnements sur le concept de coût de l’action et ouvrent à des perspectives de protocoles expérimentaux afin d’approfondir l’étendue de leurs implications.

Abstract: Our decisions shape our daily life and future by guiding our actions. Decision-making has most often been studied separately from action control, assuming that the former rested on the purpose of action and not its execution. However, increasing evidence shows an overlap in cerebral circuitries and optimization principles involved in decision-making and motor control. A central questioning brought by these observations concerns the significance of the influence of the cost related to action execution, so-called action cost, on decision-making. The general objective of the present thesis consisted in investigating this problematic through a study of the behavioral and neurophysiological manifestations of this influence in healthy humans. Action cost was manipulated when performing reaching movements with the dominant hand directed to targets in all the research projects outlined in this thesis. The first project of this thesis aimed to determine if action cost can significantly influence the preferences of individuals in a reward-based decision-making task. Results showed that action cost significantly biased subjects choices when their reaction times were inferior to 350 ms, therefore demonstrating a rapid and automatic influence of action cost on decision. The goal of the second research project was to compare the cerebral dynamics underlying decisions based on action cost to the one of decisions based on a stimulus-response association rule, akin to those used in most decision-making paradigms. An electroencephalography device was used to study changes in cerebral activity over the course of reaction time. Results revealed the specificity of a pattern of cerebral activity, midfrontal theta synchronization, in the resolution of decisions based on a stimulus-response association rule. In contrast, another pattern, called sensorimotor beta desynchronization, was insensitive to decision context. Considering evidence of a strong link between sensorimotor beta activity and movement speed, the third study of this thesis aimed to dissociate action cost and speed and to test their respective influences on the sensorimotor beta desynchronization occurring during the reaction time. Results showed that action cost, but not speed, significantly predicted changes in sensorimotor beta desynchronization. These results as a whole allowed to clarify the behavioral and neurophysiological bases of the integration of action cost to decisions, in addition to highlight a potential neurophysiological marker of the estimation of this cost. Furthermore, they raise questions about the concept of action cost and bring up perspectives of experimental protocols to expand the scope of their implications.