How motivation and emotion affect effort production : an investigation of the underlying neuropsychological processes in the normal and diseased brain
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In some situations, humans surpass themselves despite the fact that their competence for a given task remains unchanged. This thesis aims to identify the neuronal and psychological processes that underlie such a phenomenon. To this aim, we set up behavioural tasks where we manipulate the incentive value and/or the emotional content of contextual stimuli. Then we examined how incentive and emotional levels are represented in the human brain, and how they affect production of physical and/or mental effort. The same tasks were also used to characterize motivation deficits in three pathological conditions (basal ganglia lesions, Parkinson’s disease and major depression). The main findings are that: 1) monetary incentives energize effort production even if they are not consciously perceived; 2) subliminal incentive processes are sub-personal as they can enregize the effort produced by one hand irrespective of the other; 3) both subliminal and supraliminal incentive motivation processes are underpinned by limbic parts of the basal ganglia 4) in particular, the ventral striatum appear as a common motivational node for mental and physical efforts; 5) emotional arousal energizes physical effort, independently from incentives; 6) this process involves the ventrolateral prefrontal cortex; 7) in patients with an auto-activation deficit (AAD) associated to bilateral basal ganglia damage, higher monetary incentives elicit appropriate affective reactions but are not translated into more physical effort; 8) this translation of higher incentives into more effort is flattened but preserved in patients with midbrain dopamine lesions due to Parkinson’s disease; 9) patients with major depression (MD) do not affectively respond to monetary incentives, nor do they exert more effort for higher incentives, but they feel the effort produced as harder. Fundamentally, these findings suggest that incentive motivation is a process that can be subconscious and that is independent from emotional processes, in terms of both neuronal representation and behavioural effects. Clinically, these findings suggest that our behavioural tasks can cast light on various forms of apathy present in neurological and psychiatric disorders
Abstract FR:
Parfois nous allons au-delà de nos compétences. Par exemple, les records sont régulièrement battus lors des rencontres sportives prestigieuses. Cela peut être lié à la motivation pour les prix ou la gloire à remporter, ainsi qu’à l’émotion évoquée par la présence de caméras ou de spectateurs. L’effet des récompenses attendues et du contexte émotionnel sur la quantité d’effort investi semble donc évident. Cependant, peu de données expérimentales existent sur ce sujet. L’objectif de ce travail est d’identifier les processus psychologiques et neuronaux qui sous-tendent une telle observation. Nous proposons que le cerveau représente la valeur motivationnelle et le contenu émotionnel des stimuli contextuels, et convertit cette représentation neurale en activation comportementale. Pour tester cette hypothèse, nous avons conduit une série d’études expérimentales examinant les effets neuronaux et comportementaux de la motivation (manipulée par les sommes d’argent mises en jeu) et de l’émotion (évoquée par des images tirées d’une base de données). Nous avons utilisé l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle pour localiser la représentation neurale des valeurs motivationnelles et des contenus émotionnels. La principale variable comportementale était l’effort, qui pouvait être physique et/ou mental. En parallèle à la mesure de l’effort, la conductance cutanée était enregistrée pour indiquer les réponses affectives liées aux enjeux monétaires et aux images émotionnelles. Nous avons testé des sujets sains et des patients atteints de lésions focales des ganglions de la base, de la maladie de Parkinson et de dépression majeure. Nos résultats comportementaux montrent que les sujets sains produisent plus d’effort pour gagner une somme d’argent plus importante, et cela même s’ils ne l’ont pas consciemment perçu. L’effet des enjeux monétaires subliminaux peut être sub-personnel et motiver l’effort produit avec une main indépendamment de l’autre main. Les processus de motivation subliminaux et supraliminaux sont tous les deux sous-tendus par une activation des territoires limbiques des ganglions de la base. En particulier, le striatum ventral constitue le point central d’un système motivationnel commun pour des efforts physiques et mentaux. Les ganglions de la base jouent donc un rôle clé pour la traduction d’une récompense attendue en activation comportementale. Quand ils sont lésés, comme chez les patients atteints d’une perte d’auto-activation, l’effort produit est dissocié de l’évaluation affective des enjeux monétaires. Au contraire, les patients Parkinsoniens modulent significativement, mais faiblement, leur force en fonction de la somme d’argent en jeu. Quant aux effets des émotions sur la production de l’effort, nos résultats montrent que, indépendamment des enjeux monétaires, les sujets sains produisent plus d’effort, et cela leur semble moins pénible, après des images émotionnelles plus intenses. Cet effet de l’intensité émotionnelle est corrélé à l’activation bilatérale du cortex préfrontal ventrolatéral, suggérant que cette région participe à la traduction d’un état émotionnel en effort physique. Les patients déprimés modulent leur force comme les sujets sains en fonction de l’intensité émotionnelle des images, mais pas en fonction des enjeux monétaires. De plus, ils n’attribuent pas une valeur affective aux enjeux monétaires et ressentent l’effort produit comme plus pénible. En conclusion, nos découvertes suggèrent que la motivation par incitation peut-être un processus à la fois subconscient et subpersonnel. Ce processus est indépendant des processus émotionnels en termes de représentations neurales et d’effets sur le comportement. En outre, nos résultats permettent une caractérisation objective des différentes formes d’apathie observées chez des patients souffrant de désordres neurologiques et psychiatriques.