Des scientifiques expliquent comment les souvenirs se collent entre eux

Des scientifiques expliquent comment les souvenirs se collent entre eux

LA JOLLA — Des scientifiques du Salk Institute ont créé un nouveau modèle de mémoire qui explique comment les neurones conservent certains souvenirs quelques heures après un événement.

L'hippocampe est une région du cerveau en grande partie responsable de la formation de la mémoire.

Image : avec l'aimable autorisation du Salk Institute for Biological Studies

Ce nouveau cadre fournit une image plus complète du fonctionnement de la mémoire, ce qui peut éclairer la recherche sur des troubles comme la maladie de Parkinson. Alzheimer, stress post-traumatique et troubles d’apprentissage.

« Les modèles précédents de mémoire étaient basés sur des schémas d’activité rapide », explique Terrence Sejnowski, titulaire de la chaire Francis Crick de Salk et chercheur à l'Institut médical Howard Hughes. « Notre nouveau modèle de mémoire permet d'intégrer des expériences sur plusieurs heures plutôt que sur plusieurs instants. »

Au cours des dernières décennies, les neuroscientifiques ont largement révélé comment les souvenirs à long terme sont stockés. Lors d'événements marquants, comme une morsure de chien, plusieurs protéines sont rapidement synthétisées dans les cellules cérébrales activées pour créer de nouveaux souvenirs. Certaines de ces protéines persistent quelques heures à des endroits précis de neurones spécifiques avant de se dégrader.

Cette série d’événements biochimiques nous permet de nous souvenir de détails importants sur cet événement, comme, dans le cas d’une morsure de chien, de quel chien il s’agissait, où elle se trouvait, etc.

Cian O'Donnell et Terrence Sejnowski

Image : avec l'aimable autorisation du Salk Institute for Biological Studies

L'une des difficultés rencontrées par les scientifiques pour modéliser le stockage mnésique est d'expliquer pourquoi seuls certains détails, et non l'intégralité de cette fenêtre de 1 à 2 heures, sont mémorisés avec précision. En s'appuyant sur des données issues de publications antérieures, Sejnowski et Cian O'Donnell, premier auteur et chercheur postdoctoral à Salk, ont développé un modèle qui relie les résultats d'observations moléculaires et systémiques de la mémoire afin d'expliquer le fonctionnement de cette fenêtre de 1 à 2 heures. Ces travaux sont détaillés dans le dernier numéro de Neuron.

Grâce à la modélisation informatique, O'Donnell et Sejnowski démontrent que, malgré la disponibilité des protéines pour un certain nombre de neurones d'un circuit donné, les souvenirs sont conservés lorsque des événements ultérieurs activent les mêmes neurones que l'événement initial. Les scientifiques ont découvert que le positionnement spatial des protéines, à la fois au niveau de neurones spécifiques et dans des zones spécifiques autour de ces neurones, prédit les souvenirs enregistrés. Ce modèle de structuration spatiale prédit avec succès la rétention de la mémoire comme une fonction mathématique du chevauchement temporel et géographique.

« Cette étude établit notamment un lien entre la formation de la mémoire au niveau cellulaire et au niveau systémique », explique O'Donnell. « L'importance de la fenêtre temporelle était déjà établie ; nous avons étudié comment le contenu pouvait également déterminer si les souvenirs étaient mémorisés ou non. Nous prouvons qu'un ensemble d'idées est cohérent et suffisant pour expliquer quelque chose dans le monde réel. »

Le nouveau modèle fournit également un cadre potentiel pour comprendre comment les généralisations des souvenirs sont traitées pendant les rêves.

Bien que le sommeil reste encore méconnu, des recherches suggèrent que les souvenirs importants de la journée circulent souvent dans le cerveau, passant d'un stockage temporaire dans l'hippocampe à un stockage à plus long terme dans le cortex. Les chercheurs ont observé la majeure partie de cette formation de mémoire pendant le sommeil non onirique. On sait peu de choses sur la manière dont la consolidation ou l'empaquetage des souvenirs se produit pendant les rêves. Cependant, le modèle d'O'Donnell et Sejnowski suggère qu'une certaine rétention de la mémoire se produit pendant les rêves.

« Pendant le sommeil, la mémoire se réorganise : on renforce certains souvenirs et on en perd d'autres dont on n'a plus besoin », explique O'Donnell. « De plus, les gens apprennent des abstractions pendant leur sommeil, mais on ignorait comment les processus de généralisation se produisent au niveau neuronal. »

En appliquant leurs résultats théoriques sur l’activité de chevauchement dans la fenêtre de 1 à 2 heures, ils ont élaboré un modèle théorique sur la façon dont le processus d’abstraction de la mémoire pourrait fonctionner pendant le sommeil.

À propos du Salk Institute for Biological Studies :
Le Salk Institute for Biological Studies est l'un des principaux instituts de recherche fondamentale au monde. Des professeurs de renommée internationale y explorent des questions fondamentales des sciences de la vie dans un environnement unique, collaboratif et créatif. Axés à la fois sur la découverte et sur l'encadrement des futures générations de chercheurs, les scientifiques du Salk contribuent de manière révolutionnaire à notre compréhension du cancer, du vieillissement, de la maladie d'Alzheimer, du diabète et des maladies infectieuses en étudiant les neurosciences, la génétique, la biologie cellulaire et végétale, et les disciplines connexes.

Les réalisations de ses professeurs ont été récompensées par de nombreuses distinctions, dont des prix Nobel et des adhésions à l'Académie nationale des sciences. Fondé en 1960 par le Dr Jonas Salk, pionnier du vaccin contre la polio, l'Institut est une organisation indépendante à but non lucratif et un monument architectural.