Des souvenirs de lieux «dérivent» à travers le cerveau car ils sont transportés par différents ensembles de neurones au fil du temps, suggère une nouvelle étude chez la souris.
Historiquement, les neuroscientifiques pensaient que les souvenirs des lieux et les caractéristiques de notre environnement immédiat étaient codés par spécifiques « Placer les cellules« Ces cellules placent, situées dans un centre de mémoire clé appelé le hippocampeS’allumer lorsqu’un mammifère entre dans l’environnement spécifique à laquelle ils correspondent – disons, la porte d’une maison ou d’une cascade sur un sentier de randonnée. On pensait que l’activation de ces cellules de place agissait comme une sorte de carte dans le cerveau en codant pour des souvenirs durables de lieux spécifiques ainsi qu’en permettant de naviguer.
« Pour revenir dans les années 1960 et 1970, nous avons essentiellement pensé que les souvenirs (spatiaux) étaient codés par des neurones spécifiques dans le cerveau », a déclaré l’auteur de l’étude principale Daniel Dombeckprofesseur et chercheur principal de la neurobiologie à la Northwestern University. « C’était la pensée depuis probablement 30, 40 ans – jusqu’à il y a environ 10 ans. »
En 2013, un article dans le journal Neuroscience de la nature a suscité une controverse et « a soufflé l’esprit de tout le monde », a déclaré Dombeck. L’étude a utilisé des techniques plus récentes pour sonder les cellules dans l’hippocampe de la souris, révélant que la représentation du cerveau des lieux n’était pas aussi cohérente qu’en pensait une fois. Certaines cellules ont constamment réactivé lorsque les souris ont été renvoyées dans un labyrinthe encore et encore, mais dans l’ensemble, le groupe de neurones actifs a fluctué. Plutôt que d’être une «carte mentale» statique, ces représentations spatiales ont changé au cours de l’expérience de plusieurs semaines.
Dans leur nouvelle étude, publiée mercredi 23 juillet dans la revue NatureDombeck et son équipe ont décidé de contrôler ces variables indisciplinées, et ils l’ont fait Utilisation de la réalité virtuelle et un petit tapis roulant.
Dans chaque tour de l’expérience, les souris ont été placées sur un tapis roulant entouré d’écrans. Apparenté à un contrôleur de jeux vidéo, le tapis roulant a agi comme un conduit pour que les souris explorent un labyrinthe virtuel, qui était exactement le même à chaque fois. L’équipe pourrait alors comparer directement les essais où les souris fonctionnaient la même vitesse, éliminant ainsi cette variabilité.
De plus, un cône a été placé sur le nez de chaque rongeur pour pomper le même parfum à chaque tour, et le bruit blanc a été joué en arrière-plan pour normaliser le paysage auditif.
Alors que les souris naviguaient dans le labyrinthe virtuel, les chercheurs ont surveillé l’activité de leurs cellules hippocampiques en temps réel. Ils l’ont fait en ouvrant une fenêtre physique sur le cerveau et en introduisant une substance qui brillait lorsque les cellules du cerveau étaient activées. Ils pourraient ensuite surveiller cette lueur au microscope. Cette configuration ne limite pas la longévité des souris de laboratoire, afin qu’ils puissent exécuter l’expérience encore et encore au cours de l’étude, a noté Dombeck.
En contrôlant si étroitement l’environnement, « j’étais sûr que nous allions réduire cette dérive de représentation », a-t-il déclaré à Live Science. « J’étais sûr que le souvenir allait sembler plus stable pendant les jours – et ce n’est pas ce que nous avons trouvé. »
L’équipe a observé que seul un petit sous-ensemble de cellules – environ 5% à 10% de ceux enregistrés – se comportait comme des cellules de place conventionnelles, éclairant de manière cohérente à chaque tour. Ces cellules stables étaient également la plus excitable dans l’ensemble, ce qui signifie qu’elles étaient plus susceptibles de tirer en réponse à un stimulus. En fait, l’équipe pouvait prédire quelles cellules étaient les moins susceptibles de dériver en fonction de leur niveau d’excitabilité. Pendant ce temps, les cellules moins excitables étaient beaucoup plus sujettes à la dérive.
Alors pourquoi cette dérive se produit-elle? « Ce pourrait être un mécanisme que le cerveau utilise pour séparer les expériences très similaires en souvenirs individuels discrets afin que nous puissions y accéder séparément plus tard », a suggéré Dombeck. Donc, bien que vous puissiez retourner dans un endroit à plusieurs reprises – travail, école ou parc préféré – vous pouvez néanmoins distinguer les différentes visites dans votre esprit.
En d’autres termes, la dérive peut être un moyen pour le cerveau de suivre le temps, a-t-il déclaré.
Dombeck soupçonne ce type de dérive affecte souvenirs épisodiquesen général, qui concernent des expériences personnelles spécifiques qui ont eu lieu à des endroits et des heures particulières. Autres types de mémoire – comme souvenirs moteursà propos des compétences apprises du mouvement – peut être représentée différemment dans le cerveau.
L’étude avait quelques limites. D’une part, l’approche d’enregistrement du cerveau utilisé dans l’étude n’a capturé qu’une fraction des cellules dans l’hippocampe de la souris – peut-être 1% de ses centaines de milliers de neurones. Mais sur la base des études antérieures, l’équipe soupçonne des processus similaires se produit à travers l’hippocampe.
De plus, la recherche chez la souris n’est pas garantie de s’appliquer aux humains. Mais Dombeck a déclaré qu’il s’attendrait à ce que les processus observés dans cette étude de souris soient « assez similaires » à ceux qui se déroulent dans l’hippocampe humain. Parce que les cellules de l’hippocampe deviennent moins excitables avec l’âge, il se peut que la mémoire s’aggrave avec l’âge en partie parce que ces quelques cellules stables au cœur de nos souvenirs perdent l’excitabilité, a suggéré Dombeck.
« Si nous pouvions en quelque sorte modifier l’excitabilité de nos neurones ou maintenir cette excitabilité au fil du temps, nous pourrions probablement maintenir la mémoire », a spéculé Dombeck. Mais cette idée devra être soutenue par des recherches supplémentaires.
