Comment le cerveau relie-t-il différents souvenirs?

Les neuroscientifiques du Massachusetts Institute of Technology estiment avoir découvert deux circuits neuronaux qui coordonnent la formation et le stockage des mémoires liées dans le temps dans le cerveau.

Les scientifiques savent déjà que des souvenirs d'événements (appelés "mémoires épisodiques") sont créés dans la région de l'hippocampe du cerveau. L'hippocampe reçoit des informations du cortex entorhinal (une région du cortex central), qui traite les informations sensorielles.

Des recherches sur les animaux nous ont montré que les neurones du cerveau, appelés «cellules de la position», se déclenchent lorsqu'un animal se trouve dans un endroit spécifique lié à une mémoire.

Cela explique comment le cerveau peut relier les mémoires et les lieux, mais les experts en savent relativement peu sur la façon dont les objets et le temps sont associés dans le cerveau.

Les chercheurs à l'origine de cette nouvelle étude, publiés dans la revue Science, ont trouvé des réponses à cela dans une étude de 2011 qu'ils ont menée sur des souris. En reliant les souvenirs de deux expériences sensorielles distinctes - un son et un choc électrique se produisant à 20 secondes d'intervalle - et en analysant les réponses neurales des souris, ils ont localisé le circuit reliant l'hippocampe au cortex entorhinal dans les cerveaux de souris.

En perturbant ce circuit (appelé "circuit monosynaptique"), les scientifiques ont pu empêcher les souris d’associer le son au choc - elles n’avaient plus peur du son.

Que nous dit la nouvelle étude?

Les cellules fabriquant des grappes dans la couche de cortex entorhinal II - le vert montre les cellules de l'île, tandis que le rouge montre les cellules de l'océan.
Crédit image: RIKEN

Dans la nouvelle étude, les chercheurs se sont appuyés sur leurs travaux de 2011 en découvrant un second circuit, auparavant inconnu, capable de supprimer le circuit monosynaptique. Les chercheurs ont découvert dans ce circuit un nouveau type de neurone qu'ils ont appelé "cellules d'îlot" en raison de leur formation circulaire et en grappe.

Auparavant, les souris étudiées par l'équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) étaient incapables de relier les souvenirs du son et du choc pendant plus de 20 secondes. Cependant, dans la nouvelle étude, les scientifiques ont découvert qu’ils étaient capables de manipuler cette période de rappel et de la rendre plus longue ou plus courte.

Ils ont constaté que le fait de stimuler l'activité des cellules dans la troisième couche du cortex entorhinal permettrait aux souris d'établir la connexion mémoire sur de longues périodes. Pour raccourcir cette période de rappel, les chercheurs ont pu réduire l'activité des cellules de la troisième couche ou stimuler les cellules insulaires nouvellement découvertes, qui ont eu le même effet.

Les deux méthodes utilisées pour raccourcir le lien entre le son et le choc ont abouti à un refus de l'activité dans l'hippocampe. Ainsi, les chercheurs en déduisent qu'il s'agit d'une activité prolongée dans une zone spécifique de l'hippocampe (appelée "CA1") qui maintient ces deux mémoires liées.

Comment ces interactions de circuit nous affectent-elles?

Le vert montre les axones des cellules de l'île, tandis que le bleu montre les noyaux. Le rouge montre le marqueur de la région CA2.
Crédit image: RIKEN

Les chercheurs pensent que c'est l'équilibre de ces deux circuits neuronaux - le circuit monosynaptique et les cellules insulaires - qui nous permet de réagir aux signes de danger imminent, sans être trop sensible aux informations sensorielles ou «paralysé par la peur».

"Il est important pour nous de pouvoir associer les choses qui se produisent avec un certain décalage temporel", explique le professeur Susumu Tonegawa, auteur de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire du MIT. "Pour les animaux, il est très utile de savoir quels événements ils doivent associer et ce qu'il ne faut pas associer."

Récemment, Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté sur une autre étude examinant l'association de la mémoire entre le choc sonore et électrique chez les sujets de souris. Les chercheurs à l'origine de cette étude - du Medical College of Georgia à Georgia Regents University - ont découvert qu'ils pouvaient rompre la connexion mémoire chez les souris en perturbant un récepteur de l'hippocampe appelé récepteur N-méthyl-D-aspartate.