Comment le cerveau résout-il le "dilemme du volontaire" ?
Publié par Adrien le 22/11/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Lorsqu'on prend des décisions au sein d'un groupe, les conséquences de notre propre choix dépendent aussi souvent de ce qu'on pense des décisions potentielles des autres. Il peut donc exister une différence importante entre le calcul de notre propre intérêt et celui des intérêts collectifs. Il est donc nécessaire que le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) trouve un compromis entre ces deux "utilités mathématiques" pour faire des choix lors d'interactions sociales répétées. Les chercheurs ont utilisé l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par...) cérébrale (IRMf) pour montrer qu'une région du cerveau nommée le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) préfrontal ventromédial reflète l'utilité individuelle, tandis qu'une autre région, le cortex frontopolaire latéral, reflète l'utilité collective utile au calcul de stratégies alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) bénéfiques pour le groupe. Ces résultats montrent que le cerveau calcule en parallèle deux types d'utilités spécifiques aux intérêts individuels et collectifs pour prendre des décisions collectives adaptatives. Ce travail est publié dans la revue Nature Communications.


Réseaux cérébraux engagés lors du calcul de l'utilité individuelle et collective.
A. Activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) (en bleu) dans le cortex préfrontal ventromédial (vmPFC) au moment de la prise en compte (feedback) de l'essai t-1 inversement corrélée à l'utilité individuelle (It), ce qui indique l'espérance mathématique (L'espérance mathématique est une valeur numérique permettant de mesurer le degré d'équité d'un jeu de hasard. Elle est égale à la somme des gains (et des pertes)...) attendue de la décision de contribuer comparée à l'utilité de ne pas contribuer. Activités (en rouge) dans le cortex frontopolaire latéral (LFPC) et le lobule pariétal inférieur bilatéral (IPL) au moment du feedback de l'essai t-1 montrant une corrélation positive avec l'utilité du groupe (Gt), qui indique dans quelle mesure un participant s'attend à récompenses à long terme des interactions avec le groupe pour les interactions restantes.
B. Après le feedback à l'essai précédent, t-1, un participant peut calculer l'utilité immédiate attendue pour lui-même (It) ainsi que les récompenses attendues pour le groupe (Gt) pour les interactions restantes. Le schéma de droite illustre l'utilité individuelle (It) selon la croyance que l'on a de la décision de l'autre ainsi que l'utilité du groupe (Gt) qui dépend de la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant...) que l'on a que le groupe génère le bien public et du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) restant d'interactions.
© Jean-Claude Dreher

Un problème important en sciences sociales est de savoir quand il faut ou non se sacrifier pour le groupe. Lors de décisions collectives, les individus décident souvent de contribuer ou non de leurs ressources à un bien public qui est effectivement implémenté si et seulement si un certain niveau de contribution est atteint. Cependant, leur contribution est gaspillée s'il y a trop de volontaires, et le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) public échoue si pas assez de volontaires y contribuent. Ce dilemme social s'appelle le dilemme du volontaire. Un exemple classique de ce dilemme est le comportement adopté par les voisins de Kitty Genovese, une jeune femme assassinée en bas de son immeuble sans qu'aucun voisin n'intervienne alors qu'ils avaient entendu ses appels au secours (chacun pensant que d'autres contribueraient à la secourir). De façon générale, dans un jeu à N personnes devant décider simultanément de se porter volontaire ou non pour le groupe, il existe un coût à se porter volontaire (e.g. C=2 euros). Si au moins une personne est volontaire, tous les non volontaires obtiennent un certain montant (e.g. X=10 euros) tandis que les volontaires reçoivent X-C (8 euros). Si personne n'est volontaire, chacun gagne seulement 2 euros. On observe classiquement que le taux de volontaires diminue drastiquement avec N (50 % pour N=2, 30 % pour N=6 et seulement 20% pour N=12).

Dans le dilemme du volontaire, l'utilité de la décision de l'un dépend de la décision des autres. Lorsque de telles décisions collectives sont prises à plusieurs reprises au sein d'un même groupe, il est donc crucial d'actualiser sa croyance relative à la décision des autres après chaque interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...). En particulier, le cerveau doit calculer non seulement le bénéfice supplémentaire attendu de l'interaction immédiate, mais également le bénéfice potentiel que le groupe peut tirer des récompenses collectives des interactions sociales restantes après l'interaction en cours. Le cerveau pondère ensuite ces utilités individuelles et collectives pour choisir la stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) optimale afin de maximiser les bénéfices totaux lors d'interactions sociales.

Ici, les chercheurs ont utilisé l'imagerie cérébrale et le jeu du dilemme du volontaire dans lequel les participants prenaient des décisions avec les mêmes membres d'un groupe à plusieurs reprises lors d'interactions sociales répétées. Le groupe n'obtenait des récompenses que lorsque qu'un certain nombre spécifique de membres consacraient leurs ressources. Une telle règle incitait les individus à prendre des décisions sur le moment où ils devaient ou non engager leurs ressources. Chaque membre du groupe assignait donc des probabilités spécifiques à des stratégies de contribuer ou pas, et la décision optimale variait de manière dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) en fonction de sa croyance en la décision potentielle des autres.

Malgré l'omniprésence de la prise de décision collective dans la société, la façon dont le cerveau calcule ces utilités individuelles et de groupe reste peu comprise. Les résultats de cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) montrent que le cerveau calcule les utilités individuelles et collectives de contribuer ou non dans des régions cérébrales distinctes. Une région antérieure du cerveau, le cortex préfrontal ventromédial calcule l'utilité individuelle tandis que le cortex frontopolaire calcule l'utilité collective. De cette façon, la valeur de chaque état lors des interactions futures est mis à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) en fonction des changements de la croyance quant à la décision d'autres. Ces résultats permettent de comprendre les mécanismes cérébraux sous-jacents aux décisions collectives stratégiques. Cette étude a permis d'identifier les mécanismes cérébraux engagés lors de décisions collectives de contribuer ou pas à un bien public.

Pour en savoir plus:
Neural computations underlying strategic social decision-making in groups
Park, S.A., Sestito, M., Boorman, E.D, Dreher, J.C...
Nature Communications, 21 Nov 2019. doi:10.1038/s41467-019-12937-5
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