La capacité de se souvenir et de stocker des souvenirs pendant quelques jours ou toute une vie est une caractéristique importante
Comprendre comment le cerveau stocke les informations etrégule les souvenirs qui resteront longtemps et ceux qui disparaîtront, aidera à développer des méthodes pour renforcer la mémoire chez les personnes à risque de développer des troubles liés à l'âge et à rétablir une fonction cérébrale normale après une blessure.
Comment fonctionne la mémoire ?
Différents types de mémoire sont créés et stockésdifféremment et dans différentes zones du cerveau. Les neuroscientifiques ne comprennent pas encore pleinement les subtilités de tous les processus, ils continuent à affiner les détails et à découvrir de nouvelles fonctions cérébrales. Cependant, on sait que les souvenirs autobiographiques - souvenirs d'événements vécus personnellement - commencent à prendre forme dans une partie du cerveau appelée l'hippocampe dans les heures et les jours qui suivent l'événement.
Les neurones sont les cellules du système nerveux qui communiquent entre elles.l'autre à travers les synapses. Ce sont des zones où deux cellules se connectent et échangent des "informations" à travers un minuscule espace en utilisant des messages chimiques (neurotransmetteurs). Chaque neurone peut être connecté via des synapses à des milliers d'autres.
Interaction des neurones au microscope. Vidéo : UC Berkeley
L'une des principales propriétés des neurones est synaptiquePlastique. C'est le nom donné à la capacité des synapses à se renforcer ou à s'affaiblir avec le temps en réponse à une augmentation ou une diminution de l'activité d'interaction. On pense que les changements à long terme dans l'efficacité des synapses, en fonction de la fréquence d '«utilisation», sont importants pour l'apprentissage, la formation de la mémoire et le développement neuronal.
Les neurones produisent constamment de nouvelles protéines pourremodelage de parties de la synapse, telles que les récepteurs de certains neurotransmetteurs. Cela permet aux cellules nerveuses de renforcer sélectivement leurs connexions les unes avec les autres. En conséquence, un réseau est formé qui encode la mémoire. Plus un souvenir est souvent « activé », plus son réseau de neurones devient fort. De telles structures vont au-delà de l'hippocampe et forment une mémoire à long terme dans diverses parties du cerveau.
Pouvez-vous voir des souvenirs?
A la fin du 19ème siècle, les scientifiques ont créé le premierles microscopes sont assez puissants pour identifier les neurones individuels. Au milieu du siècle suivant, les microscopes électroniques ont montré des structures synaptiques de seulement quelques dizaines de nanomètres de large, et plus tard, à l'aide de microscopes à deux photons, les chercheurs ont observé comment les connexions synaptiques se forment en temps réel pendant le processus d'apprentissage.
L'un des modèles utilisés par les neuroscientifiquespour travailler avec la mémoire, c'est un engramme. C'est le nom donné à la trace physique (réseau neuronal) d'un souvenir particulier dans le cerveau. Les cellules engrammes sont des populations de neurones dont la réactivation conduit à la récupération de la mémoire individuelle.
De nombreuses recherches dans le domaine de la génétiquepermis de visualiser de tels engrammes. Par exemple, les scientifiques ont utilisé des virus pour injecter une protéine fluorescente verte trouvée dans les méduses dans le cerveau des souris, faisant briller les neurones au fur et à mesure qu'ils apprennent. Et en introduisant la protéine photosensible des algues, la canalrhodopsine (ChR2), il est possible d'activer artificiellement certains neurones, « éteindre » ou « démarrer » certains engrammes.
Par exemple, des chercheurs du MIT ont identifiéun engramme qui s'est formé dans le cerveau des souris au cours du processus d'apprentissage de la peur. L'activation artificielle répétée de ce réseau de neurones à l'aide de la lumière bleue a provoqué le « gel » des animaux, une réaction caractéristique au danger.
Une autre méthode de visualisation des souvenirs estimagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Cette technologie est basée sur le lien entre l’activité neuronale et les modifications du flux sanguin dans le cerveau. En observant l'évolution de l'hémodynamique (mouvement du sang), les chercheurs déterminent quelles zones du cerveau sont actives à un moment ou à un autre.
Avec cette technologie, par exemple,Des chercheurs de l’Université de l’Oregon ont entraîné l’IA à reconnaître et à reconstruire les images faciales qui apparaissent dans la mémoire humaine. Au cours du processus de formation, les participants ont vu des photographies de visages de différentes personnes, et un ordinateur a traité les données IRMf et généré des modèles d'activité cérébrale caractéristiques de chaque photographie.
Après cela, lorsque les participants ont vu une nouvellephoto AI inconnue, basée sur l'activité cérébrale, l'ordinateur a essayé de reconstruire le visage sur l'image. Bien qu'il soit loin d'être complètement similaire à l'image finale, le réseau de neurones artificiels a identifié et recréé avec précision certaines caractéristiques, et a également reflété la perception subjective de certaines caractéristiques par une personne, par exemple la couleur de la peau.
Schéma expérimental : entraînement (en haut) et reconstruction d'une image inconnue (en bas). Illustration : Hongmi Lee, Brice A. Kuhl, Journal des neurosciences
Les souvenirs peuvent-ils être manipulés ?
Une des manières de former de "fauxmémoires » chez la souris a été démontrée il y a près de dix ans par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology. L'approche proposée par les scientifiques repose sur l'identification d'engrammes associés à certains événements et leur activation par optogénétique (contrôle des neurones à l'aide de la lumière).
Schéma de l'expérience pour créer de fauxsouvenirs. Les scientifiques ont lu le motif correspondant à l'environnement A. Ils ont déplacé les animaux vers l'environnement B, ont allumé le courant et, en parallèle, à l'aide de la lumière, ont activé les neurones de l'engramme correspondant à l'environnement A. Lorsqu'ils ont été à nouveau placés dans le contexte A , ils ont montré un faux souvenir de peur pour A (le gel est indiqué par des lignes ondulées ), où ils n'ont jamais été électrocutés. Dans le même temps, il n'y a eu aucun changement de comportement dans l'environnement neutre C. Image : Steve Ramirez et al., Frontiers in Behavioral Neuroscience
Des scientifiques ont génétiquement modifié des souris pourafin d'introduire le gène codant pour la protéine canalrhodopsine (ChR2) dans les neurones. C'est une protéine sensible à la lumière qui sert de photorécepteur dans les algues vertes unicellulaires. Le gène a été modifié pour déclencher l'expression d'une protéine fluorescente lorsque le neurone est activé. Cette modification a permis aux scientifiques de savoir quels neurones sont actifs (fluorescence) pendant le processus d'apprentissage, ainsi que de les réactiver à l'aide de la lumière.
Au cours de l'expérience, les scientifiques ont placédes souris de laboratoire dans la première « pièce » et lisent l’engramme (réseau de neurones) qui correspond aux souvenirs de cet environnement. Après cela, les animaux ont été déplacés vers le deuxième environnement, les neurones associés à la première « pièce » ont été activés et ils ont été choqués.
Une analyse plus approfondie a montré que chez les animauxun faux souvenir s'est formé associé à la peur de la zone d'origine (la première « pièce »). Même si les souris n’y ont jamais été choquées, lorsqu’elles sont placées dans cet environnement, elles se figent de peur.
Comportement normal d'une souris « dressée » avant activation de la lumière et peur après activation d'un engramme associé à une peur passée. Vidéo : Liu, X. et al., Nature
Bien que ce travail ne soit queune expérience primitive, et le cerveau humain est beaucoup plus complexe qu'une souris, l'étude montre avec quelle facilité les souvenirs sont modifiés sous l'influence d'influences extérieures. De nombreuses études sur la formation de faux souvenirs chez les personnes au quotidien confirment cette plasticité.
Lire la suite:
Une épée que l'on croyait fausse s'avère être un artefact de l'âge du bronze vieux de 3 000 ans
De nouveaux passages du Livre des morts découverts en Égypte
Une mystérieuse empreinte souterraine a surpris les scientifiques. Il a plus de 1000 ans