La neuroscience de la création de nouvelles mémoires
Dans une découverte révolutionnaire, une équipe internationale de neuroscientifiques a identifié comment les neurones individuels du cerveau se déclenchent différemment quand une nouvelle mémoire est formée. C'est la première fois que les neuroscientifiques identifient comment les souvenirs se forment et où de nouveaux apprentissages ont lieu par des neurones individuels.
L'étude de juillet 2015, intitulée «Encodage rapide de nouvelles mémoires par des neurones individuels dans le cerveau humain», a été publiée dans la revue Neuron . Cette étude montre comment les neurones changent leurs propriétés de tir au moment précis où quelqu'un forme une nouvelle mémoire et révèle les fondements d'un seul neurone de la formation de la mémoire humaine.
La nouvelle étude est une collaboration entre le Dr Matias Ison et le professeur Rodrigo Quian Quiroga à l'Université de Leicester et Itzhak Fried, MD, Ph.D., du Centre médical UCLA qui est un neurochirurgien et co-auteur principal de l'étude.
Plus précisément, les chercheurs ont découvert que les neurones individuels dans une région du cerveau appelée le lobe temporal médial (MTL) jouent un rôle clé dans notre capacité à former instantanément de nouveaux souvenirs sur les événements de la vie et les expériences.
Le MTL comprend un système de structures cérébrales connexes qui sont essentielles pour les souvenirs déclaratifs ou «explicites», qui sont les souvenirs conscients que nous avons des faits et des événements. Le système MTL comprend la région de l'hippocampe ainsi que les cortex périrhinal, entorhinal et parahippocampal adjacents.
Pour cette étude, les chercheurs ont enregistré l'activité de plus de 600 neurones individuels en utilisant des électrodes implantées dans le lobe temporal médial de 14 patients épileptiques atteints d'épilepsie sévère. Les neuroscientifiques étaient capables de suivre et d'enregistrer des neurones individuels dans le MTL tout au long du processus d'apprentissage et de la formation de nouveaux souvenirs.
Comment le "Jennifer Aniston Neuron" peut-il révolutionner la science du cerveau?
Dans une tournure liée à Hollywood, les membres de l'équipe ont déjà identifié ce qu'ils ont inventé le "neurone Jennifer Aniston" qui représentait comment le tir d'un seul neurone lié à une image était lié à la formation de la mémoire. Dans la récente étude, l'équipe a été en mesure de prouver leurs hypothèses en démontrant comment de nouveaux souvenirs sont formés en utilisant d'autres images de célébrités jumelées avec des repères emblématiques.
Dans la première phase de l'expérience, les sujets testés ont regardé des images de personnes, telles que des membres de la famille et des acteurs ou athlètes célèbres. Ils ont également vu distinctement des images autonomes de monuments célèbres, tels que la Tour Eiffel ou la Maison Blanche. Ensuite, ils ont vu une image composite contenant une personne précédemment vue avec l'un des points de repère dans la même photo. L'appariement d'une personne avec un repère a été conçu pour imiter l'expérience de rencontrer un individu dans un endroit particulier.
Les neuroscientifiques ont découvert que le même neurone qui tire pour une image (Jennifer Aniston) tirerait aussi instantanément pour une autre image (la Tour Eiffel) si le participant à l'étude avait vu une image de Jennifer Aniston debout devant la Tour Eiffel. La même chose se produirait si les sujets testés voyaient une image de Clint Eastwood debout devant la tour penchée de Pise, etc.
Les chercheurs ont été surpris que ces changements dans le déclenchement neuronal se produisent au moment exact de l'apprentissage et que les souvenirs pourraient devenir câblés après une seule visualisation d'une photo. Ces résultats révèlent des indices précédemment cachés sur la façon dont les grappes de neurones travaillent individuellement pour coder des concepts connexes et former de nouveaux souvenirs.
Dans un communiqué de presse, Rodrigo Quian Quiroga, directeur du Center for Systems Neuroscience de l'Université de Leicester, explique: «Le résultat remarquable était que les neurones changeaient leurs propriétés de tir au moment exact où les sujets formaient les nouveaux souvenirs. Jennifer Aniston a commencé à tirer sur la Tour Eiffel au moment où le sujet a commencé à se souvenir de cette association. "
"Le fait étonnant était que ces changements étaient spectaculaires, se produisant au moment précis de l'apprentissage, même après un procès", a ajouté Ison. "L'émergence d'associations entre concepts après un seul essai, liée à des changements rapides de l'activité neuronale, s'est révélée être idéale pour la création de nouveaux souvenirs épisodiques."
Conclusion: La compréhension de la formation de la mémoire a de vastes implications
L'étude suggère que l'expérience de l'apprentissage peut être retracée à des changements dans les neurones individuels dans le cerveau. Les chercheurs ont pu démontrer qu'un seul neurone code la mémoire de la personne ainsi que l'endroit si les deux sont montrés ensemble. Cela forme un nouveau souvenir d'une personne et d'un lieu reliés entre eux.
Une meilleure compréhension de la formation de nouveaux souvenirs crée de nouvelles possibilités passionnantes pour les neurosciences. Les chercheurs sont optimistes qu'un jour ces résultats pourraient améliorer la vie des patients neurologiques atteints de démence ou de troubles de la mémoire, comme dans la maladie d'Alzheimer, les lésions cérébrales traumatiques ou l'épilepsie.
Ison a conclu: "Une meilleure compréhension de la façon dont les assemblages de neurones représentent l'apprentissage et la mémoire pourrait conduire à de nouvelles idées sur nos capacités de mémoire et comment celles-ci pourraient se détériorer chez les patients souffrant de certains troubles neurologiques."
Dans de futures études, les chercheurs examineront pourquoi certains concepts apparemment apparentés sont consolidés dans des souvenirs à long terme tandis que d'autres sont oubliés. Ils étudieront également s'il est possible de récupérer des souvenirs spécifiques ou des associations apprises en stimulant des neurones spécifiques. Restez à l'écoute!
Pour regarder Rodrigo Quian Quiroga décrire sa recherche, s'il vous plaît regarder cette vidéo:
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- "'Brain Bursts' Améliorer l'apprentissage et la mémoire"
- "Power Naps aider votre Hippocampus à consolider les souvenirs"
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