Pourquoi se souvient-on du nom d’un ami d’enfance que l’on n’a pas vu depuis des années mais oublie-t-on le nom d’une personne rencontrée il y a quelques minutes ? Pourquoi certains souvenirs sont-ils stables dans le temps et d’autres pas ? Ces chercheurs de l’Institut de technologie de Californie (Caltech) révèlent le secret de cette stabilité : les souvenirs « forts » ont été codés par plusieurs équipes de neurones qui travaillent ensemble de manière synchrone, ce qui leur confère une redondance ou une démultiplication qui leur permet de perdurer dans le temps.
Les chercheurs ont mis au point un test pour examiner l'activité neuronale de souris modèles mises en situation de découverte d'un nouveau lieu : la souris est placée dans une enceinte avec des murs blancs. Des symboles uniques marquent différents endroits le long des murs par exemple, un signe plus épais près de l'extrémité à droite et une barre oblique près du centre. De l’eau sucrée est placée à chaque extrémité de l’enceinte. Pendant l'exploration de la souris, les chercheurs mesurent l'activité de neurones spécifiques dans l'hippocampe, la zone du cerveau où se forment les souvenirs.
Les souvenirs forts sont codés par plusieurs équipes de neurones synchrones
Une expérience de mémorisation :
- l’animal placé pour la première fois dans l’enceinte ne sait pas quoi faire et erre de gauche à droite jusqu'à ce qu'il tombe sur de l'eau sucrée. Dans ce cas, les neurones individuels sont activés lorsque la souris identifie un signe sur un endroit du mur ;
- au bout de plusieurs expériences, la souris commence à se familiariser avec l’enceinte et à se souvenir des emplacements de l’eau sucrée. De plus en plus de neurones de l’hippocampe s’activent alors de manière synchrone, chaque fois que la souris voit un repère connu sur le mur.
- ainsi, après de nombreuses expériences, la souris reconnait ou a mémorisé la position de chaque symbole.
Une tentative d’oubli : Pour étudier comment les souvenirs s'estompent au fil du temps, les chercheurs ont tenu les souris éloignées de l’enceinte pendant 20 jours.
- De retour dans l’enceinte après cette pause, les souris qui avaient formé des souvenirs « forts » codés par un nombre plus élevé de neurones se souviennent rapidement des symboles et des emplacements de l’eau sucrée ;
- si certains neurones présentent une activité différente, la mémoire de la souris est clairement identifiable lors de l'analyse de l'activité de grands groupes de neurones. En d’autres termes, l’utilisation de groupes de neurones permet au cerveau d’être « redondant » tout en rappelant des souvenirs, et même si certains des neurones d’origine sont endommagés.
On peut imaginer une histoire longue et compliquée à raconter, explique l’auteur principal, Walter Gonzalez, chercheur postdoctoral. « Vous pouvez la raconter à 5 de vos amis, puis vous réunir à l'occasion avec chacun d’eux pour la raconter à nouveau. A vous deux, vous parvenez à combler les lacunes dans vos souvenirs. Vos propres neurones s'entraident de la même manière à encoder des souvenirs qui persisteront ainsi dans le temps ».
Pourquoi les souvenirs s’effacent plus rapidement avec l’âge : La mémoire est si fondamentale dans le comportement humain que toute altération peut avoir de graves conséquences sur notre vie quotidienne. La perte de mémoire liée au vieillissement normal constitue un handicap important pour les personnes âgées. La perte de mémoire causée par la maladie, dont la maladie d'Alzheimer a des conséquences dévastatrices qui peuvent interférer avec les fonctions les plus élémentaires, dont la reconnaissance des proches ou le souvenir du chemin du retour. Ces travaux contribuent à expliquer pourquoi les souvenirs s’effacent plus rapidement avec l’âge, car un souvenir est alors codé par un moins grand nombre de neurones et, si l’un de ces neurones « tombe en panne », le souvenir se fane.
Stimuler le recrutement de neurones lors du codage du souvenir : l'étude suggère qu'un jour, la conception de traitements susceptibles de stimuler le recrutement d'un nombre plus élevé de neurones pour coder un souvenir pourrait aider à prévenir les pertes de mémoire. La répétition d’une action est également une intervention qui peut permettre de mieux mémoriser son souvenir : on sait que plus on pratique, meilleures sont les chances de se souvenir de la marche à suivre. Pourquoi ? Parce que le nombre de neurones codant l'action est plus élevé.
Augmenter le nombre de neurones encodant le même souvenir permet une mémorisation plus longue.
Source : Science 23 August, 2019 Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus (Visuel Caltech)
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