Les synapses transmettent des signaux électriques. Svitlana Pavliuk

Au cours des premières semaines de la nouvelle année, les résolutions sont souvent accompagnées de tentatives pour apprendre de nouveaux comportements qui améliorent la santé. Nous espérons que les mauvaises habitudes disparaîtront et que de nouvelles habitudes saines deviendront automatiques.

Mais comment notre cerveau peut-il être reprogrammé pour pouvoir apprendre et conserver une nouvelle habitude de santé?

Apprentissage hébbien

Dans 1949, psychologue canadienne Donald Hebb a proposé la théorie de l'apprentissage hebbien pour expliquer comment une tâche d'apprentissage est transformée en une mémoire à long terme. De cette manière, les habitudes saines sont automatiquement conservées après leur répétition continue.

L'apprentissage et la mémoire sont une conséquence de la façon dont nos cellules cérébrales (neurones) communiquent les unes avec les autres. Lorsque nous apprenons, les neurones communiquent par le biais de transmissions moléculaires qui sautent à travers les synapses en produisant un circuit de mémoire. Connu comme potentialisation à long terme (LTP), plus une tâche d'apprentissage est répétée, plus la transmission se poursuit et plus le circuit de mémoire est puissant. C'est cette capacité unique des neurones à créer et à renforcer des connexions synaptiques par une activation répétée qui conduit à l'apprentissage de Hebbian.

La mémoire et l'hippocampe

Comprendre le cerveau nécessite des investigations à travers différentes approches et de nombreuses spécialités. Le domaine des neurosciences cognitives s'est développé initialement à travers un petit nombre de pionniers. Leurs conceptions expérimentales et leurs observations ont jeté les bases de notre compréhension de l'apprentissage et de la mémoire aujourd'hui.

Les contributions de Donald Hebb à l'Université McGill demeurent la force motrice pour expliquer la mémoire. Sous sa supervision, neuropsychologue Brenda Milner a étudié un patient présentant une altération de la mémoire après une lobectomie. Études ultérieures avec un neurochirurgien Wilder Penfield a permis à Milner d’étendre son étude sur la mémoire et l’apprentissage chez les patients à la suite d’une chirurgie du cerveau.

La percée de Milner s'est produite lors de l'étude d'un patient qui avait subi l'ablation de l'hippocampe des deux côtés du cerveau, ce qui avait entraîné une amnésie. Elle a remarqué que le patient pouvait encore apprendre de nouvelles tâches mais ne pouvait pas les transférer dans la mémoire à long terme. De cette façon, le l'hippocampe a été identifié comme le site requis pour le transfert de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme où l'apprentissage hebbien a lieu.

En 2014, à l’âge de 95, Milner a remporté le prix Prix ​​norvégien Kavli en neuroscience pour sa découverte par 1957 de l’importance de l’hippocampe pour la mémoire.

Le neuroscientifique John O'Keefe, également découvert avec le Kavli dans 2014, a découvert que l'hippocampe hébergeait placer des cellules créer un carte cognitive nous permettant d’aller d’un endroit à l’autre à travers notre mémoire. O'Keefe a également reçu le Prix ​​Nobel de médecine 2014.

Une neuroscientifique a découvert que l'activation neuronale répétée dans l'hippocampe conduit à la mémoire Tim Bliss; pour cette recherche, Bliss a reçu le Prix ​​Cerveau de la Fondation Lundbeck dès 2016.

Ensemble, Milner, Bliss et O'Keefe ont établi le paradigme de Hebb et de son célèbre axiome: «les neurones qui se déclenchent ensemble, se connectent ensemble».

Mémoire chez les animaux non humains

Des avancées majeures chez les organismes non humains nous renseignent sur les mécanismes de la mémoire qui peuvent être appliqués à l'homme. Eric Kandel de l'Université Columbia a reçu le prix Prix ​​Nobel de médecine 2000 pour son choix astucieux du limace de mer (Aplysia) comprendre l'apprentissage hebbien.

Kandel a fourni des preuves concluantes que la mémoire était une conséquence de la signalisation répétée à un neurone répondant à une tâche d'apprentissage qui déclencherait la production d'acide ribonucléique (ARN). Le résultat final était une nouvelle expression protéique entraînant une augmentation des connexions synaptiques.

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Le prochain bond en avant s’est produit à McGill quand un biologiste moléculaire Nahum Sonenberg découvert un mécanisme clé qui régit la formation de mémoire dans l'hippocampe, à savoir, la facteur d'initiation de la synthèse protéique. La découverte a révélé que lors de la formation de la mémoire, c'est le facteur d'initiation de la synthèse protéique dans les neurones de l'hippocampe qui affecte la reprogrammation nécessaire à la génération du «câblage» de nouvelles connexions synaptiques.

Une pilule de mémoire?

Les travaux de Sonenberg ont bouleversé le monde des scientifiques travaillant sur la manière dont la synthèse des protéines était contrôlée. Le biologiste moléculaire Peter Walter, l'un des plus en vue dans le domaine, a été contacté par Sonenberg. Ensemble, ils ont identifié un composé chimique qu'ils ont appelé ISRIB cela affecterait le même facteur d'initiation de la synthèse des protéines dont Sonenberg avait découvert l'importance.

Les résultats ont été spectaculaires, avec une amélioration incroyable de la mémoire chez les souris après l'administration d'ISRIB. Walter a maintenant étendu cette notion à la restauration de la mémoire chez des souris en convalescence après un traumatisme cérébral.

Aujourd'hui, toute avancée est minutieusement examinée, car les troubles de la mémoire chez l'homme - de la perte de mémoire liée à l'âge à la démence en passant par la maladie d'Alzheimer - atteignent un niveau proche de celui de la pandémie chez les personnes âgées. L’Organisation mondiale de la santé estime que la démence est diagnostiquée uniquement par million de 10 par an avec un total global estimé à 50 millions.

A propos de l'auteur

John Bergeron, professeur émérite Robert Reford et professeur de médecine, Université McGill. John Bergeron remercie Kathleen Dickson en tant que co-auteur.

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

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