Comment le cerveau garde-t-il des souvenirs similaires mais distincts?

Se trouver la tête la première le lundi matin, essayer de se rappeler où nous avons mis les clés de la voiture n’est pas une frustration hors du commun. Lorsque ces clés sont finalement trouvées, nous avons l'hippocampe à remercier.
L'hippocampe est une région du cerveau chargée de stocker et de récupérer des souvenirs de différents endroits, y compris cet endroit inhabituel où ces clés de voiture se cachaient.
Des chercheurs de l'institut Salk pour les sciences biologiques ont découvert comment le cerveau est capable de stocker et de récupérer des données provenant de tous les environnements incroyablement riches et complexes dans lesquels nous naviguons chaque jour.
Fred H. Gage et son équipe ont découvert comment le gyrus denté, une sous-région de l'hippocampe, aide à stocker séparément les souvenirs d'événements et d'environnements similaires mais distincts. Ils ont rapporté leurs conclusions dans eLife, 20 mars 2013.

Leurs résultats, qui nous permettent de mieux comprendre comment le cerveau stocke et distingue les différentes mémoires, peuvent également aider les experts à déterminer comment la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies neurodégénératives sapent ces capacités.

L'hippocampe (vu du bas) comporte deux parties principales: le gyrus denté et le cornet d'ammon
Fred Gage, auteur principal du journal et titulaire de la chaire Vi et John Adler pour la recherche sur les maladies neurodégénératives liées au vieillissement chez Salk, a déclaré:

"Chaque jour, nous devons nous rappeler des différences subtiles entre la manière dont les choses se présentent aujourd'hui et leur hier - de l'endroit où nous avons garé notre voiture à notre téléphone portable. Nous avons trouvé comment le cerveau fait ces distinctions en enregistrant des" enregistrements "séparés. chaque environnement dans le gyrus denté. "

Qu'est-ce que la "séparation de motifs"?

Séparation de modèle est le processus consistant à prendre des souvenirs complexes et à les transformer en représentations moins susceptibles d'être confondues.

• Que devrait-il se passer en théorie - Selon les modèles informatiques de la fonction cérébrale, le gyrus denté aide les humains à effectuer la séparation des motifs de la mémoire en allumant différents groupes de neurones lorsqu'un animal se trouve dans des environnements distincts.


• Que se passe-t-il dans les expériences de laboratoire - Cependant, des études de laboratoire antérieures ont montré que les mêmes populations de neurones dans le gyrus denté sont actives dans différents environnements. Ils distinguent les nouveaux environnements en modifiant la vitesse à laquelle les impulsions électriques sont envoyées.

Cet écart entre les prédictions théoriques (que suggèrent les modèles informatiques) et les expériences en laboratoire a déconcerté les neuroscientifiques et rendu beaucoup plus difficile la compréhension de la formation et de la récupération de la mémoire.
Gage et son équipe ont cherché à aller au fond de cette divergence. Ils ont comparé le fonctionnement du gyrus denté d'une souris par rapport à CA1, une autre région de l'hippocampe. Ils ont suivi l'activité des neurones à plusieurs moments en utilisant des techniques de laboratoire.

• Épisode 1 - Les scientifiques ont enlevé les souris de leur chambre d'origine et les ont placées dans une nouvelle afin qu'elles puissent en apprendre davantage sur un nouvel environnement. Ils ont enregistré quels neurones de l'hippocampe étaient actifs lorsque les souris répondaient à leur nouvel environnement. Les souris ont ensuite été replacées dans leur chambre d'origine.


• Épisode 2 - plus tard, les souris étaient soit:
  - replacé dans cette même nouvelle chambre, et leur rappel de mémoire a été mesuré
  - placé dans une chambre légèrement différente de la nouvelle, mesurer la discrimination

Les scientifiques ont également étiqueté les étiquettes actives dans l'épisode 2 pour déterminer si les neurones activés dans l'épisode 1 étaient utilisés de la même manière pour le rappel et la discrimination des minuscules différences entre les deux environnements.

Les sous-régions dentées gyrus et CA1 ont fonctionné différemment

Les chercheurs ont constaté que les sous-régions du gyrus denté et de la CA1 ne fonctionnaient pas de la même façon lorsqu'ils comparaient l'activité neuronale au cours de l'épisode 1 et de l'épisode 2.

• Dans CA1 - les mêmes neurones sont devenus actifs dans l'épisode 1 (l'épisode d'apprentissage) et l'épisode 2 (lorsque les souvenirs ont été récupérés).


• Le gyrus denté - différents groupes de cellules étaient actifs pendant l'épisode 1 et l'épisode 2. L'équipe a également découvert que différentes cellules étaient actives lorsqu'elles étaient exposées à la nouvelle chambre légèrement différente.

Wei Deng, chercheur postdoctoral à Salk et premier auteur de l'article, a déclaré: "Cette découverte étayait les prédictions des modèles théoriques selon lesquelles différents groupes de cellules sont activés lors d'une exposition à des environnements similaires, mais distincts. , probablement parce qu'ils ont examiné différentes sous-populations de neurones dans le gyrus denté. "
Selon les conclusions des chercheurs de Salk, rappeler un souvenir, comme celui de ce lundi matin où nous essayons de nous rappeler où sont les clés de notre voiture, n'implique pas toujours la réactivation des mêmes neurones.
Les auteurs ont écrit:

"Plus important encore, les résultats indiquent que le gyrus denté effectue une séparation des motifs en utilisant des populations distinctes de cellules pour représenter des mémoires similaires mais non identiques. Les résultats aident à clarifier les mécanismes qui sous-tendent la formation de la mémoire et maladies du système nerveux. "

L'année dernière, les chercheurs du MIT ont rapporté dans la revue La nature que les souvenirs résident dans des cellules cérébrales spécifiques. En activant simplement une fraction infime de ces cellules, un humain peut se souvenir d'un événement de mémoire complet. Cela expliquerait pourquoi nous pouvons, par exemple, rappeler des souvenirs d’enfance de certaines odeurs que nous aimions quand nous étions enfants.
Ecrit par Christian Nordqvist