Créer et stocker de nouveaux souvenirs est un exercice d'équilibre, titrent ces scientifiques du Salk Institute. Car, pour la première fois, ils révèlent un mécanisme de compensation dans le cerveau entre de nouvelles connexions qui se développent en réponse à l'apprentissage ou à de nouvelles expériences, et d'anciennes connexions qui « rétrécissent pour faire de la place ». Ces travaux publiés dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine, révèlent ainsi une capacité du cerveau extensible, mais avec des limites.
Ces scientifiques de l'Université du Texas et d'Otago (Nouvelle-Zélande) montrent en effet un processus de compensation « synaptique » qui pourrait contribuer d’ailleurs à mieux comprendre les maladies dans lesquelles la formation de la mémoire est altérée, comme la dépression ou la maladie d'Alzheimer. « Car si le cerveau a la capacité de stocker une quantité énorme de données sur les synapses entre les cellules nerveuses », explique le professeur Terrence Sejnowski, auteur principal de l’étude, c’est grâce ce processus de compensation.
Certaines grossissent, d'autres rétrécissent : à chaque nouvelle information, des millions de cellules du cerveau communiquent sous la forme de signaux électriques et chimiques à travers de minuscules contacts appelés synapses. On savait que les synapses peuvent grossir pour mieux transmettre l'information aux neurones récepteurs. La même équipe avait déjà montré par modélisation en 3D que la capacité de mémoire du cerveau est 10 fois supérieure à ce que l'on pensait. Ici, l’équipe imite, dans des conditions très contrôlées, l'effet d’une nouvelle expérience ou donnée sur l’hippocampe, une zone du cerveau commune aux mammifères et impliquée dans la mémoire. Par microscopie électronique, les chercheurs observent et confirment ainsi le phénomène d'apprentissage connu sous le nom de potentialisation à long terme, caractérisé par l’augmentation des synapses. Mais ils font également une découverte : alors que certaines synapses grossissent, d'autres rétrécissent.
Un équilibre synaptique nécessaire à la formation de nouveaux souvenirs : l’auteur explique que si les synapses ne faisaient que grossir, elles atteindraient une limite et aucune nouvelle information ne pourrait plus être stockée. L’étude révèle donc ce processus d’équilibre entre synapses, grandes et petites.
Et combien de temps dure ce processus d'augmentation des synapses? C’est l’objet des prochaines recherches.
Source: PNAS March 6, 2018 DOI: 10.1073/pnas.1716189115 Long-term potentiation expands information content of hippocampal dentate gyrus synapses
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