Le cerveau stratège (les fondements du raisonnement dans le cortex préfrontal humain)

Pour prendre des décisions adéquates dans des environnements incertains et ouverts, présentant des contingences variables et éventuellement récurrentes, le cerveau humain doit être capable d apprendre des règles comportementales et d arbitrer entre ces différentes règles. Si des études d imagerie cérébrale ont apporté une certaine lumière sur quelques-uns de ces processus, aucun travail n a unifié ces observations dans un système cohérent, ni proposé un modèle général de l implémentation cérébrale du raisonnement humain, avec ses composantes essentielles que sont l inférence et la créativité. Ce travail se fonde sur un modèle computationnel récent, qui combine l apprentissage par renforcement de règles avec le calcul bayésien de la confiance attribuée à ces dernières, et un test d hypothèse associé à la création d une règle exploratoire. Pour tester si ce modèle est effectivement implémenté dans le cerveau humain, une expérience en imagerie fonctionnelle cérébrale est réalisée, avec un design permettant l apprentissage et l arbitrage de règles multiples, dans des situations où les contingences sont parfois récurrentes. L observation des corrélats cérébraux des variables prédites par le modèle a permis d identifier différentes structures impliquées dans un système cérébral général du raisonnement. Ces observations sont cohérentes avec différents travaux de la littérature scientifique, et apportent également des résultats nouveaux. Ces résultats permettent de dessiner un système unifié de l implémentation du raisonnement dans le cerveau humain, et concourent à valider la pertinence du modèle computationnel.In order to make appropriate decisions in uncertain and open-ended environments, with varying and possibly recurring contingencies, the human brain should learn behavioural rules and arbitrate between these different rules. If brain imaging studies have provided some light on some of these processes, no work has unified these observations into a coherent system, nor proposed a general model of cerebral implementation of human reasoning, with its essential components that are inference and creativity. This work uses a recent computational model that combines reinforcement learning of rules with the Bayesian calculation of the confidence assigned to these rules, and a hypothesis test on the creation of an exploratory rule. To test whether this model is actually implemented in the human brain, an experiment using functional brain imaging is performed, with a design allowing the subjects to learn and arbitrate between multiple rules, in situations where contingencies are often recurrent. The observation of the brain correlates predicted by the model variables allowed us to identify various structures involved in a general brain system of reasoning. These observations are consistent with various studies in scientific literature, and also provide some new results. These results show a unified implementation of reasoning in the human brain, and contribute to validate the computational model.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF