Comment les souvenirs sont formés et récupérés par le cerveau

Comment les souvenirs sont formés et récupérés par le cerveau
Former et rappeler des mémoires est un système complexe de synchronisation et de désynchronisation dans différentes parties du cerveau. décennie3s- anatomie en ligne / Shutterstock

Essayez de vous rappeler le dernier dîner pour lequel vous êtes sorti. Vous vous souviendrez peut-être du goût de ces pâtes délicieuses, des bruits du pianiste de jazz dans le coin, ou de ce rire tapageur de l’homme corpulent à trois tables. Ce dont vous ne vous souvenez probablement pas est de déployer des efforts pour vous souvenir de ces petits détails.

D'une manière ou d'une autre, votre cerveau a rapidement assimilé l'expérience et l'a transformée en une mémoire robuste à long terme sans aucun effort sérieux de votre part. Et, alors que vous réfléchissez au repas d'aujourd'hui, votre cerveau a généré un film haute définition du repas de mémoire, pour votre plus grand plaisir, en quelques secondes.

Notre capacité à créer et à récupérer des souvenirs à long terme est sans aucun doute un élément fondamental de l'expérience humaine - mais nous avons encore beaucoup à apprendre sur le processus. Par exemple, nous ne comprenons pas clairement comment les différentes régions du cerveau interagissent pour former et récupérer des souvenirs. Mais notre récente étude apporte un éclairage nouveau sur ce phénomène en montrant comment l'activité neuronale de deux régions cérébrales distinctes interagit au cours de la récupération de la mémoire.

L’hippocampe, une structure située profondément dans le cerveau, a longtemps été considéré comme un hub pour la mémoire. L'hippocampe aide à «coller» des parties de la mémoire (le «où» au «quand») en veillant à ce que les neurones se déclenchent ensemble. Ceci est souvent appelé "synchronisation neurale". Lorsque les neurones codant pour le «où» se synchronisent avec ceux qui codent pour le «quand», ces détails s’associent via un phénomène appelé «Apprentissage hébbien ».

Mais l'hippocampe est tout simplement trop petit pour stocker tous les détails d'une mémoire. Cela a conduit les chercheurs à théoriser que l'hippocampe fait appel au néocortex - une région qui traite des détails sensoriels complexes tels que le son et la vue - pour aider à remplir les détails d'une mémoire.

Pour ce faire, le néocortex agit à l’opposé de ce que fait l’hippocampe: il veille à ce que les neurones ne se déclenchent pas ensemble. C'est ce que l'on appelle souvent la «désynchronisation neuronale». Imaginez demander à un public de personnes 100 leurs noms. S'ils synchronisent leur réponse (c'est-à-dire qu'ils crient tous en même temps), vous ne comprendrez probablement rien. Mais s'ils désynchronisent leur réponse (c'est-à-dire qu'ils prononcent leur nom à tour de rôle), vous allez probablement recueillir beaucoup plus d'informations à leur sujet. Il en va de même pour les neurones du néocortex. S'ils se synchronisent, ils ont du mal à faire passer leur message, mais s'ils se désynchronisent, l'information est facile à comprendre.

Notre recherche a trouvé que l'hippocampe et le néocortex travaillent en fait ensemble lors du rappel d'une mémoire. Cela se produit lorsque l’hippocampe synchronise son activité pour coller des parties de la mémoire et, par la suite, aider à rappeler la mémoire. Pendant ce temps, le néocortex désynchronise son activité pour faciliter le traitement des informations relatives à l'événement et, ultérieurement, pour traiter les informations relatives à la mémoire.


Obtenez les dernières nouvelles d'InnerSelf


Des chats et des vélos

Nous avons testé les patients atteints d'épilepsie 12 entre l'âge de 24 et celui de 53. Tous avaient des électrodes placées directement dans le tissu cérébral de leur hippocampe et de leur néocortex dans le cadre du traitement de leur épilepsie. Au cours de l'expérience, les patients ont appris des associations entre différents stimuli (tels que des mots, des sons et des vidéos), avant de rappeler ces associations. Par exemple, le mot «chat» peut être montré à un patient, suivi d'une vidéo d'un vélo circulant dans une rue.

Le patient essaierait alors de créer un lien vivant entre les deux (peut-être le chat à bicyclette) pour l'aider à se souvenir de l'association entre les deux éléments. Plus tard, on leur présenterait l'un des articles et on demanderait de rappeler l'autre. Les chercheurs ont ensuite examiné comment l'hippocampe interagissait avec le néocortex lorsque les patients apprenaient et se rappelaient ces associations.

Pendant l’apprentissage, l’activité neuronale dans le néocortex était désynchronisée puis, autour de 150, quelques millisecondes plus tard, l’activité neuronale dans l’hippocampe était synchronisée. Apparemment, les informations sur les détails sensoriels des stimuli ont d'abord été traitées par le néocortex, avant d'être transmises à l'hippocampe pour être collées ensemble.

Comment les souvenirs sont formés et récupérés par le cerveau
Nous avons constaté que l'hippocampe et le néocortex travaillent en étroite collaboration lors de la formation et de la récupération de souvenirs. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

Ce qui est fascinant, c’est ce qui s’est inversé au cours de la récupération: activité neurale dans l’hippocampe d’abord synchronisée, puis, quelques millisecondes plus tard, autour de 250, activité neuronale désynchronisée dans le néocortex. Cette fois, il est apparu que l’hippocampe avait d’abord rappelé l’essentiel de la mémoire puis avait commencé à demander des précisions au néocortex.

Nos résultats soutiennent une théorie récente ce qui suggère qu'un néocortex désynchronisé et un hippocampe synchronisé doivent interagir pour former et rappeler des souvenirs.

Bien que la stimulation cérébrale soit devenue une méthode prometteuse pour renforcer nos installations cognitives, il s’est avéré difficile de stimuler l’hippocampe pour améliorer la mémoire à long terme. Le problème clé est que l'hippocampe est situé profondément dans le cerveau et est difficile à atteindre avec une stimulation cérébrale appliquée à partir du cuir chevelu. Mais les résultats de cette étude offrent une nouvelle possibilité. En stimulant les régions du néocortex qui communiquent avec l'hippocampe, l'hippocampe peut peut-être être indirectement poussé à créer de nouveaux souvenirs ou à rappeler des anciens.

Comprendre davantage la manière dont l’hippocampe et le néocortex travaillent ensemble pour former et rappeler des souvenirs pourrait être important pour le développement de nouvelles technologies qui pourraient aider à améliorer la mémoire des personnes souffrant de troubles cognitifs tels que la démence, ainsi que la mémoire de la population en général.La Conversation

À propos des auteurs

Benjamin J. Griffiths, Chercheur-doctorant, Université de Birmingham et Simon Hanslmayr, Université de Birmingham

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.