Ce projet serait sous la direction de : M. Marcello SOLINAS et Mme Youna VANDAELE
Unité de recherche : LNEC, équipe NNDP
École doctorale : Rosalind Franklin – Énergie, Environnement, Bio santé
Intitulé du sujet :
Mécanismes neurobiologiques impliqués dans la balance entre comportement dirigé vers un but et comportement habituel
Neurobiological mechanisms involved in the balance between habitual and goal-directed behaviors
Début de thèse : à partir du 01/10/2025
Mots clés : Habitudes, comportements dirigés vers un but, flexibilité, cortex cingulaire antérieur, striatum dorsal
Résumé:
Le comportement adaptatif dépend d’un équilibre subtil entre deux types de comportements : dirigé vers un but et habituel (Vandaele, 2024). Le comportement dirigé vers un but nécessite une représentation de l’ « objectif » de l’individu, il est flexible, mais requiert du temps et de l’énergie. Le comportement habituel se développe après la répétition d’une action ou d’une série d’actions, menant à des routines qui ne nécessitent pas de contrôle cognitif et sont donc rapides et peu coûteuses. Le comportement habituel est essentiel pour une utilisation efficace des ressources et il est estimé que la plupart de nos actions quotidiennes sont habituelles (Ersche et al., 2017). Cependant, plusieurs troubles psychiatriques sont associés à une dépendance excessive aux comportements habituels au détriment du comportement dirigé vers un but, conduisant à un comportement inadapté et inflexible. Les bases neurobiologiques de la transition d’un comportement dirigé vers un but à un comportement habituel ont été très largement étudiées et impliquent un renforcement des boucles cortico-limbiques avec une implication progressive du striatum dorsal et une réduction de l’activité du noyau accumbens (Robbins et Everitt, 2005). Cependant, les mécanismes neurobiologiques sous-tendant la capacité à inhiber l’action habituelle et à réengager un comportement dirigé vers un but suite à un changement dans l’environnement restent à démontrer. Il est important de noter que le comportement habituel chez les animaux est souvent étudié dans des contextes opérants où les animaux n’ont accès qu’à une seule option, ce qui ne reflète pas la complexité de la vie naturelle et peut réduire la valeur translationnelle des résultats obtenus (Vandaele & Ahmed, 2021). Étudier la formation et la rupture des habitudes chez des animaux confrontés à des choix et à des changements dans leur environnement peut fournir des informations cruciales sur les mécanismes sous-tendant l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels.
Dans ce projet, le doctorant étudiera les bases neurologiques de l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels.
Le projet comportera trois objectifs principaux :
1) Caractérisation du modèle comportemental et des facteurs qui influencent l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels.
2) Investigation de l’activité cérébrale associée au passage du comportement habituel au comportement dirigé vers un but en utilisant la photométrie par fibre optique : focus sur le cortex cingulaire antérieur et le striatum dorsal.
3) Investigation du rôle causal du cortex cingulaire antérieur et du striatum dorsal dans l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels en utilisant des approches optogénétiques.
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Adaptive behavior requires the balance between two types of actions: goal-directed and habitual behavior (Vandaele, 2024). Goal-directed behavior requires a mental representation of the individual’s goal, making it flexible but also time- and energy-consuming. In contrast, habitual behavior develops after repeated execution of an action or sequence of actions, leading to routines that do not require cognitive control and are therefore fast and energy-efficient. Habitual behavior is crucial for optimizing resource use, and it is estimated that most of our daily actions are habitual (Ersche et al., 2017). However, several psychiatric disorders are associated with an excessive reliance on habitual behaviors at the expense of goal-directed control, resulting in maladaptive and inflexible behavior. The neurobiological basis of the transition from goal-directed to habitual behavior has been extensively studied and involves the strengthening of cortico-limbic loops, with the progressive involvement of the dorsal striatum and a decrease in nucleus accumbens activity (Robbins & Everitt, 2005). However, the neurobiological mechanisms underlying the ability to inhibit habitual actions and re-engage goal-directed behavior in response to environmental changes remain to be determined. It is important to note that habitual behavior in animals is often studied in operant contexts where they have access to only a single option, which does not fully capture the complexity of natural life and may limit the translational value of the findings (Vandaele & Ahmed, 2021). Investigating the formation and disruption of habits in animals facing choices and environmental changes can provide crucial insights into the mechanisms underlying the balance between goal-directed and habitual behaviors.
In this project, the PhD student will study the neural bases of the balance between goal-directed and habitual behaviors. The project will have three main objectives :
1. Characterization of the behavioral model and the factors influencing the balance between goal-directed and habitual behaviors.
2. Investigation of brain activity associated with the shift from habitual to goal-directed behavior using fiber photometry, focusing on the anterior cingulate cortex and the dorsal striatum.
3. Investigation of the causal role of the anterior cingulate cortex and dorsal striatum in the balance between goal-directed and habitual behaviors using optogenetic approaches.
Contexte et problématique :
Plusieurs psychopathologies, dont l’addiction, se caractérisent par des comportements inadaptés pouvant résulter d’un déséquilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels. Un comportement dirigé vers un but dépend d’une anticipation des conséquences de l’action ; l’action est effectuée dans un but défini ; par exemple, recevoir une récompense. A l’inverse, un comportement habituel est exécuté de manière automatique dans un contexte spécifique et sans anticipation consciente des conséquences de l’action ; par exemple, l’action de fumer une cigarette avec le café. L’exposition répétée aux drogues peut favoriser l’apprentissage d’habitudes, qui en excès, pourraient contribuer à des comportements inadaptés de l’addiction, notamment la persistance à consommer des drogues malgré les conséquences négatives. Cependant, la littérature sur laquelle repose cette hypothèse a été obtenue chez le rongeur, dans des contextes expérimentaux où les animaux n’ont accès qu’à une seule option. Or, dans le monde réel, nous faisons face à une multitude d’options et devons choisir l’option la plus appropriée.
D’autre part, les bases neurobiologiques de la transition d’un comportement dirigé vers un but à un comportement habituel ont été très largement étudiées et impliquent un renforcement des boucles cortico-limbiques avec une implication progressive du striatum dorsal et une réduction de l’activité du noyau accumbens (Robbins et Everitt, 2005). Cependant, les mécanismes neurobiologiques sous-tendant la capacité à inhiber l’action habituelle et à réengager un comportement dirigé vers un but suite à un changement dans l’environnement restent à démontrer. L’objectif de ce projet est d’étudier les bases neurologiques de l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels dans un contexte de choix afin d’établir les mécanismes sous tendant la formation des habitudes et leur rupture suite à un changement dans l’environnement.
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Several psychopathologies, including addiction, are characterized by maladaptive behaviors that may result from an imbalance between goal-directed and habitual behaviors. Goal-directed behavior relies on anticipating the consequences of an action; the action is performed with a specific purpose, such as obtaining a reward. In contrast, habitual behavior is executed automatically in a specific context, without conscious anticipation of its consequences; for example, smoking a cigarette with coffee. Repeated drug exposure can promote habit learning, which, when excessive, may contribute to maladaptive behaviors in addiction, particularly the persistent use of drugs despite negative consequences. However, the literature supporting this hypothesis is primarily based on rodent studies conducted in experimental settings where animals have access to only one option. In the real world, however, we face multiple choices and must select the most appropriate option.
Furthermore, the neurobiological bases of the transition from goal-directed to habitual behavior have been extensively studied and involve the strengthening of cortico-limbic loops, with progressive involvement of the dorsal striatum and reduced activity in the nucleus accumbens (Robbins & Everitt, 2005). However, the mechanisms underlying the ability to inhibit habitual actions and re-engage goal-directed behavior in response to environmental changes remain unknown.
The objective of this project is to investigate the neural mechanisms underlying the balance between goal-directed and habitual behaviors in a choice context, in order to determine the processes governing habit formation and their disruption following environmental changes.
Description du sujet :
Dans ce projet, le doctorant étudiera les bases neurologiques de l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels.
Le projet comportera trois objectifs principaux :
1) Caractérisation du modèle comportemental et des facteurs qui influencent l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels.
2) Investigation de l’activité cérébrale associée au passage du comportement habituel au comportement dirigé vers un but en utilisant la photométrie par fibre optique : focus sur le cortex cingulaire antérieur et le striatum dorsal.
3) Investigation du rôle causal du cortex cingulaire antérieur et du striatum dorsal dans l’équilibre entre les comportements dirigés vers un but et habituels en utilisant des approches optogénétiques.
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In this project, the PhD student will study the neural bases of the balance between goal-directed and habitual behaviors. The project will have three main objectives:
1. Characterization of the behavioral model and the factors influencing the balance between goal-directed and habitual behaviors.
2. Investigation of brain activity associated with the shift from habitual to goal-directed behavior using fiber photometry, focusing on the anterior cingulate cortex and the dorsal striatum.
3. Investigation of the causal role of the anterior cingulate cortex and dorsal striatum in the balance between goal-directed and habitual behaviors using optogenetic approaches.
Méthodologie et mise en œuvre :
Nous étudierons les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent l’équilibre entre le comportement habituel et le comportement dirigé vers un but dans l’auto-administration de nourriture, en utilisant une combinaison de trois approches : des procédures comportementales, la photométrie par fibre optique pour mesurer l’activité cérébrale, et des techniques optogénétiques pour déterminer le rôle causal de régions cérébrales spécifiques dans ces comportements.
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We will investigate the neurobiological mechanisms underlying the balance between habitual and goal-directed behavior in food self-administration using a combination of three approaches: behavioral procedures, fiber photometry to measure brain activity, and optogenetic techniques to determine the causal role of specific brain regions in these behaviors.
Profil recherché :
Formation et parcours académique :
• Master (ou équivalent) en neurosciences, sciences cognitives ou disciplines connexes (psychologie expérimentale, pharmacologie, biologie).
• Une expérience préalable en recherche expérimentale (stage de M2, projet de recherche, etc.), idéalement dans un laboratoire de neurosciences
• Formation initiale à l’expérimentation animal de niveau applicateur ou concepteur
Compétences techniques
• Expérience en comportement animal (manipulation des rongeurs, protocoles d’apprentissage, conditionnement opérant).
• Connaissances ou expérience en techniques de neurophysiologie (photométrie par fibre optique, enregistrement de l’activité neuronale).
• Compétences en analyse de données (traitement de signaux neuronaux, analyses statistiques, des compétences en programmation seraient un plus (Python, MATLAB ou R)).
Aptitudes scientifiques et personnelles
• Intérêt marqué pour les neurosciences comportementales et la neurobiologie des fonctions exécutives.
• Capacité à travailler en autonomie tout en collaborant avec une équipe pluridisciplinaire.
• Esprit critique et rigueur scientifique pour analyser et interpréter des données complexes.
• Bonnes compétences en rédaction scientifique (anglais et français) et capacité à présenter des résultats lors de communications orales
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Academic Background and Training
• Master’s degree (or equivalent) in neuroscience, neurobiology, cognitive sciences, or related fields (experimental
psychology, pharmacology, biology).
• Prior experience in experimental research (Master’s internship, research project, etc.), preferably in a neuroscience laboratory.
• Initial training in animal experimentation.
Technical Skills
• Experience in animal behavior (rodent handling, operant conditioning).
• Knowledge or experience in neurophysiology techniques (fiber photometry, neuronal activity recording).
• Data analysis skills (neural signal processing, statistics); programming skills (Python, MATLAB, or R) would be a plus.
Scientific and Personal Qualities
• Strong interest in behavioral neuroscience and the neurobiology of executive functions.
• Ability to work independently while collaborating within a multidisciplinary team.
• Critical thinking and scientific rigor to analyze and interpret complex data.
• Good scientific writing skills (French and English) and ability to present research findings in oral presentations.
Contact pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 16/05/25 :
youna.vandaele@univ-poitiers.fr