Informations

De nouveaux souvenirs sont-ils stockés dans de nouveaux neurones générés dans l'hippocampe ?

De nouveaux souvenirs sont-ils stockés dans de nouveaux neurones générés dans l'hippocampe ?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

J'ai entendu récemment de Demis Hassabis que si l'hippocampe est endommagé, de nouveaux souvenirs ne peuvent pas être formés. J'ai également entendu récemment qu'on avait découvert que de nouveaux neurones continuaient à être produits dans le cerveau des adultes de la région de l'hippocampe. Cela signifie-t-il que de nouveaux souvenirs sont stockés dans les nouveaux neurones générés dans l'hippocampe ?


Les souvenirs sont généralement compris comme étant codés dans des réseaux de neurones, et non dans les neurones eux-mêmes. Les nouveaux neurones sont certes utiles, mais ils ne sont pas nécessaires pour stocker de nouveaux souvenirs.

En effet, l'hippocampe est extrêmement Plastique, ce qui signifie que la force de connexion entre différents neurones peut changer rapidement, et parfois, de nouvelles connexions sont également formées via la croissance de nouvelles synapses (ce qui est différent de l'ajout de nouveaux neurones). Cependant, les "nouveaux" souvenirs sont souvent stockés à l'aide de différents sous-ensembles de neurones qui se chevauchent, communément appelés remappage global dans l'hippocampe.

Le remappage vient de l'idée que de nombreuses cellules pyramidales de l'hippocampe présentent une sélectivité de lieu (appelées cellules de lieu) et que bon nombre des mêmes neurones qui codent un environnement particulier (par exemple, votre chambre), seraient recrutés pour encoder un environnement entièrement différent. (par exemple, votre cuisine) sans relation apparente entre les deux. Autrement dit, le sous-ensemble de neurones recrutés pour coder un environnement particulier semble être aléatoire et la topologie n'est pas préservée : les neurones qui ont codé les régions adjacentes de votre chambre peuvent coder des régions très éloignées de votre cuisine, voire aucune région du tout.

Réponse courte

Maintenant, pour répondre plus clairement à votre question : l'hippocampe est en effet essentiel pour la formation d'une nouvelle mémoire ; cependant, les souvenirs ne sont pas stockés dans des neurones individuels, mais plutôt dans des collections de neurones (qui pourraient inclure à la fois des neurones nouveaux et anciens) et dans les forces de connexion de ces neurones en particulier. Le même neurone (nouveau ou ancien) peut être utilisé et réutilisé dans de nombreux souvenirs, sans perturber les autres souvenirs dont il fait partie.

Plus d'informations

Une lecture relativement accessible (si vous êtes si enclin) est Diekelmann, S., & Born, J. (2010). La fonction mémoire du sommeil. Avis sur la nature. Neurosciences, 11(2), 114-26. doi: 10.1038/nrn2762, mais il nécessite un abonnement payant ou un accès institutionnel. Alternativement, Scholarpedia a de nombreux bons articles, y compris celui-ci sur l'hippocampe, qui va un peu plus loin pour expliquer une partie de notre compréhension actuelle de la façon dont les nouveaux souvenirs sont transférés (consolidés) vers un stockage à long terme dans le néocortex.


L'agression provoque la génération de nouvelles cellules nerveuses dans le cerveau

Un groupe de neurobiologistes de Russie et des États-Unis, dont Dmitry Smagin, Tatyana Michurina et Grigori Enikolopov de l'Institut de physique et de technologie de Moscou (MIPT), a prouvé expérimentalement que l'agression a une influence sur la production de nouvelles cellules nerveuses dans le cerveau. Les scientifiques ont mené une série d'expériences sur des souris mâles et ont publié leurs découvertes dans la revue Frontières en neurosciences.

Des chercheurs de l'Institut de cytologie et de génétique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie (ICG SB RAS), du MIPT, du Cold Spring Harbor Laboratory et de la Stony Brook University and School of Medicine ont étudié les changements survenus dans le cerveau de souris démontrant comportement agressif, qui attaquait d'autres souris et gagnait les combats. Après une victoire, ces souris sont devenues encore plus agressives et de nouveaux neurones sont apparus dans leur hippocampe - l'une des structures clés du cerveau en plus de cela, chez les souris qui ont été autorisées à continuer à se battre, certains changements ont été observés dans l'activité de leurs cellules nerveuses. Les scientifiques espèrent que les nouvelles informations sur les bases neurobiologiques de l'agression aideront non seulement à comprendre ce phénomène important, mais encourageront également la recherche dans d'autres domaines et même aideront à trouver les causes de l'autisme et d'autres troubles similaires chez l'homme.

Afin d'expliquer exactement comment l'agression affecte la formation de nouveaux neurones, comment elle modifie le fonctionnement du cerveau et ce que l'autisme a à voir avec tout cela, nous devons examiner attentivement divers aspects de l'étude récemment publiée.

"Une fois de plus, je suis étonné de voir à quel point les éléments de base qui composent un comportement complexe sont similaires dans différents organismes et il est vraiment fascinant de voir comment ils peuvent être combinés avec d'autres blocs pour créer une énorme variété de réactions comportementales chez les animaux et les humains", #8221 a déclaré Grigori Enikolopov, chef du laboratoire des cellules souches cérébrales du MIPT et auteur correspondant de l'étude.

C'est ainsi que l'expérience elle-même a été menée : des paires de souris mâles ont été placées dans une cage coupée en deux par une cloison. La cloison permettait aux animaux de se voir, de s'entendre et de se sentir, mais ne permettait pas le contact physique. Chaque jour, en début d'après-midi, la cloison est enlevée et les observations commencent : normalement, les bagarres ne tardent pas à éclater. Après deux ou trois rencontres, le vainqueur était établi et était ensuite (au bout de trois minutes, ou parfois moins pour éviter des blessures au mâle vaincu) à nouveau séparé de son voisin. Après avoir répété le processus pendant trois jours consécutifs, les scientifiques ont changé les souris dans les cages, plaçant au hasard les mâles vaincus avec un nouveau voisin (mais, surtout, chaque fois qu'un mâle vaincu était placé dans la même cage qu'un autre mâle gagnant) . Dans un groupe, après trois semaines de ces rotations, les gagnants ont été empêchés d'entrer en confrontation, et dans un autre groupe, les souris ont continué à se battre entre elles.

En rapportDes postes

Comment le cerveau d'une nouvelle mère réagit aux émotions de son bébé prédit la dépression et l'anxiété post-partum

Écouter de la musique pourrait-il vous ralentir au travail ou à l'école ?

Les scientifiques ont également mené une série de tests pour démontrer l'effet de l'agressivité non pas sur le cerveau, mais sur le comportement. Par exemple, les souris ont été placées dans un labyrinthe en forme de croix (plus-labyrinthe) où un couloir était fermé et l'autre était un espace ouvert. Plus les souris préféraient passer du temps dans l'espace sombre et fermé, plus leur comportement pouvait être décrit comme « éviter les risques ».

Les souris ont été placées dans une cage avec une cloison transparente et un autre mâle de l'autre côté. Plus les souris passaient de temps près de la barrière, plus le niveau d'agressivité potentielle était élevé. Cette interprétation est cohérente avec le fait que les animaux actifs de l'étude ont tendance à attaquer leurs partenaires si l'occasion se présente (des tests ont également été effectués pour le prouver).

La ligne est un concept plus rigoureux que “species”. Une lignée est l'ensemble des souris produites par la consanguinité de la progéniture d'une paire de souris avec le même génotype. La ligne C57BL est l'une des plus courantes. Et accessoirement, BL signifie noir –, donc les souris de laboratoire ne sont généralement pas blanches !

Tous les tests ont montré que les hommes ayant une expérience gagnante dans un certain nombre de combats affichent une attitude plus "effrontée" : ils s'approchent plus souvent de la cloison transparente et lancent une attaque sur leurs adversaires plus rapidement. Si les souris ont été privées de combat pendant un certain temps avant le test, elles sont devenues encore plus agressives : la latence à la première attaque était presque trois fois moindre, et les combats eux-mêmes ont duré plus longtemps. Mais ce qui est particulièrement intéressant, c'est qu'en même temps, leur niveau d'anxiété augmentait. Un homme qui a réussi à arracher des mèches de poils du dos d'une souris plus faible préfère éviter les espaces ouverts, préférant s'asseoir dans le noir autant que possible. !

Des souris de lignées différentes peuvent même présenter un comportement différent lors des combats. Lors d'une confrontation, les souris C57BL arrachent normalement des mèches de cheveux du dos de leur adversaire. Les combats sont rarement mortels, mais des cas de cela ont été connus pour se produire.

Les méthodes utilisées dans les expériences n'ont pas été choisies au hasard. Natalia Kudryavtseva, l'une des auteurs de l'étude (responsable du secteur de la neurogénétique du comportement social à l'ICG SB RAS), est une chef de file internationalement reconnue dans l'étude des bases biologiques de l'agressivité, ainsi que du modèle comportemental et de la méthode d'étude de l'agressivité chez souris a été développé sur une période de plusieurs décennies.

L'étude de l'agression dans le contexte du fonctionnement du cerveau au niveau des cellules individuelles a été rendue possible grâce aux progrès réalisés en neurosciences au cours des dernières décennies. Trois affirmations sont maintenant considérées comme prouvées de manière fiable :

      – Notre comportement et le comportement des animaux ont une influence sur le fonctionnement du cerveau et peuvent provoquer des changements à long terme

    – Contrairement à l'opinion précédemment acceptée, de nouveaux neurones peuvent être générés dans un cerveau mature et ce processus joue un rôle clé dans l'apprentissage

    – Afin d'initier des changements à long terme au niveau cellulaire, les cellules doivent activer certains gènes et supprimer l'activité d'autres.

    Malgré le fait que l'ADN soit le même dans toutes les cellules, différentes sections (différents gènes) ont un statut différent. Si l'ADN est modifié chimiquement ou si les protéines qui se combinent avec l'ADN pour former des chromosomes sont modifiées, il n'est plus possible de lire les informations du gène et de synthétiser les molécules codées par ce gène. La cellule arrête la production de protéines inutiles, par ex. un neurone ne synthétise pas les fibres musculaires nécessaires aux myocytes, cellules du tissu musculaire. En contrôlant l'activité des gènes, les neurones peuvent également se reconstruire, et l'activation de cellules souches dans le cerveau peut conduire à la génération de nouvelles cellules nerveuses afin de construire les réseaux de neurones qui jouent un rôle essentiel dans la mémoire par exemple.

    Des études dans le domaine de la neurobiologie de la mémoire, qui ont été menées pour la première fois au milieu du 20e siècle, ont montré qu'apprendre ou même simplement rencontrer quelque chose de nouveau déclenche une série de changements moléculaires dans les neurones et certains gènes, que les scientifiques appellent les gènes précoces immédiats (IEG) sont activés pour produire des transformations à long terme dans le cerveau. Si un échantillon test du cerveau d'un animal est prélevé peu de temps après une expérience d'apprentissage et combiné à des étiquettes spéciales de la protéine codée par c-fos, les scientifiques sont en mesure d'observer les changements déclenchés par l'expérience. C'est exactement ce que les auteurs de l'article ont fait pour retracer les effets de l'agression au niveau cellulaire. La surveillance des niveaux de c-fos est l'une des méthodes standard pour rechercher activement des changements dans les cellules nerveuses.

    Neurosciences - l'étude du cerveau nécessite souvent des connaissances dans des domaines inattendus, tels que l'optique, la théorie des jeux, l'économie ou la sociologie. Les compétences pratiques employées par les neuroscientifiques incluent souvent la capacité de manipuler, de programmer et de contrôler les rats et de faire des calculs statistiques. C'est pourquoi ce domaine interdisciplinaire a été classé séparément par les scientifiques britanniques et américains en tant que neurosciences.

    Où? L'hippocampe et l'amygdale

    La simple observation de neurones individuels, ou même de groupes de neurones, ne donne pas une image complète. L'emplacement des cellules doit être pris en compte. L'activité des neurones dans différentes régions du cerveau peut varier considérablement, car ces régions remplissent des fonctions différentes.

    Dans cette étude particulière, les scientifiques ont examiné l'hippocampe et l'amygdale. On dit souvent que l'amygdale est associée aux émotions, et l'hippocampe à la mémoire, et c'est généralement vrai, mais il faut préciser que malgré cela, la mémoire n'est pas localisée dans l'hippocampe, et pour ressentir des émotions même les souris ont besoin plus que l'amygdale.

    De nombreuses structures dans le cerveau n'exécutent pas réellement une fonction spécifique, de la même manière que dans les ordinateurs, un processeur ou une puce RAM sont utilisés pour une grande variété de tâches : il n'y a pas de composants individuels qui ne sont utilisés que pour les jeux, ou uniquement pour programmes de bureau. L'hippocampe est utilisé dans la formation de la mémoire à long terme et dans la navigation dans les labyrinthes et l'amygdale est responsable de la peur, de l'agressivité et aussi de l'anxiété. Un certain nombre d'études impliquant des personnes ont même montré que l'amygdale est liée à l'alcoolisme, ainsi qu'à des opinions politiques. Cette longue liste est facile à expliquer si l'on tient compte du fait que les souvenirs eux-mêmes se présentent sous différentes formes : une « carte mentale » d'une zone, la capacité de s'équilibrer en faisant du vélo et une expérience traumatisante sont tous stockés différemment. dans le cerveau.

    L'amygdale est impliquée dans la mémoire des stimuli désagréables - c'est la raison pour laquelle une souris se fige lorsqu'elle est placée dans une cage où lors d'une précédente occasion le sol a été électrifié. L'hippocampe est également lié à la mémoire, mais, comme démontré dans les années 1950 dans le cas du patient H.M. qui a subi une opération infructueuse, il stocke des informations sur des événements entièrement conscients. Henry Molaison (plus connu sous le nom de H.M.), qui s'est fait retirer l'hippocampe en raison d'une grave épilepsie, a commencé à oublier des choses qui lui étaient arrivées il y a quelques minutes seulement ! Cependant, il a développé une capacité à résoudre certaines énigmes, bien que chaque fois qu'il les faisait, il était certain qu'il ne les avait jamais vues auparavant.

    Une cage avec un sol électrifié est une méthode standard de formation de mémoire. Nous aimerions noter qu'un représentant du bureau de presse du MIPT a personnellement vécu un environnement similaire et a confirmé qu'il ne s'agissait pas d'un choc électrique grave, mais d'une sensation tout à fait tolérable, bien que légèrement inconfortable. La meilleure façon de le décrire serait de dire que c'était comme si le sol était soudainement devenu un tapis de massage des pieds en caoutchouc.

    La comparaison de l'activité de l'amygdale et de l'hippocampe a permis aux scientifiques de retracer l'influence de l'expérience d'agression sur deux structures clés à la fois. Des preuves antérieures suggèrent que chez les souris agressives et socialement actives, davantage de nouveaux neurones sont produits dans l'hippocampe, et dans des lignées de souris spécialement élevées avec un comportement agressif accru, le niveau de neurogenèse est également plus élevé que ceux qui ont été sélectionnés sur la base d'une agression réduite. .

    Dans cette expérience, les scientifiques ont découvert qu'avec des combats répétés, le niveau de la protéine c-fos augmente dans l'hippocampe, mais diminue dans l'amygdale. Et si la souris est empêchée d'être impliquée dans d'autres combats, ces changements ne se produisent pas dans la fonction des premiers gènes immédiats, bien que de nouveaux neurones se développent encore. Les chercheurs ont également mené un certain nombre de tests et d'expériences supplémentaires pour interpréter les observations faites.

    La neurogenèse est le processus par lequel les neurones sont générés. Il est intéressant de noter qu'il n'a pas encore été possible de voir ce processus dans toutes les régions du cerveau, cependant dans le gyrus denté de l'hippocampe, la neurogenèse a été prouvée de manière fiable.

    En termes relatifs, l'effet variait d'environ dix pour cent au double de la quantité de nouveaux neurones et pour les quatre lignées de souris utilisées dans les expériences, l'effet était statistiquement significatif. Cela signifie qu'il est peu probable qu'il s'agisse d'une coïncidence obtenir un tel résultat exclusivement en raison des différences individuelles des animaux a un niveau de probabilité très faible (pas plus de quelques pour cent).

    La nouvelle publication confirme une théorie précédente selon laquelle les souris habituées à se battre se comportent non seulement différemment, mais leur cerveau commence à fonctionner d'une manière différente. Le nombre de nouvelles cellules de l'hippocampe augmente, et si les souris sont autorisées à continuer à se battre, l'activité des cellules existantes change également. Les nouvelles cellules semblent être l'un des mécanismes clés de l'augmentation de l'agressivité et, peut-être aussi, de l'anxiété - même si les scientifiques n'en sont pas encore certains : la réputation gagnante d'une souris agressive et dominante aurait presque certainement besoin d'être renforcée. par de nouveaux combats, mais ce n'est pas quelque chose qui aidera à réduire l'anxiété.

    Par rapport aux données précédentes, les nouveaux résultats sont légèrement déroutants dans certains domaines. Il a déjà été démontré qu'une anxiété accrue s'accompagne normalement d'une réduction de la neurogenèse, mais dans ce cas, c'est l'inverse : les hommes avec plus de nouveaux neurones dans l'hippocampe préfèrent éviter de sortir dans des zones ouvertes et éclairées. Il se pourrait qu'une victoire produise un effet opposé à l'effet de l'anxiété, il se pourrait aussi que les chercheurs soient tombés sur un nouveau phénomène : des tests supplémentaires seront nécessaires pour découvrir la vérité.

    Cependant, la conclusion concernant l'activité des cellules de l'amygdale n'est pas seulement intéressante dans le contexte des principes fondamentaux du comportement chez la souris. Les scientifiques notent que chez l'homme également l'amygdale est impliquée dans un certain nombre de processus pathologiques, y compris la formation de l'autisme. Anxiété accrue, comportement répétitif stéréotypé, capacité réduite à communiquer avec les autres, ces symptômes ont été observés chez les souris des expériences décrites ci-dessus et sont partiellement similaires aux symptômes de l'autisme. C'est peut-être un lien qui mènera à terme à des progrès non seulement pour les scientifiques, mais aussi pour les médecins.


    Comment les cerveaux de souris réorganisent les vieux souvenirs lorsque de nouveaux sont créés

    La structure de coactivation des neurones hippocampiques. Chaque nœud représente un neurone. Crédit : Giuseppe P. Gava et al.

    Des chercheurs d'Oxford et de l'Impériale ont cartographié la façon dont la structure des souvenirs existants est réorganisée à mesure que de nouvelles expériences sont enregistrées chez la souris.

    Ils ont découvert que l'architecture du cerveau est suffisamment sophistiquée pour intégrer de nouvelles informations tout en permettant aux souvenirs anciens et nouveaux d'interagir, plutôt que d'avoir à oublier les anciennes expériences pour faire place à de nouvelles.

    Dans une étude publiée dans Neurosciences de la nature, l'équipe de l'Université d'Oxford et de l'Imperial College de Londres a conçu une expérience utilisant la théorie des graphes - des structures mathématiques qui modélisent les relations entre les objets - pour étudier comment les souris intègrent les souvenirs.

    Ils ont mis en place une tâche dans laquelle les souris ont appris qu'un compartiment particulier dans un nouvel environnement contenait du sucre. Les souris ont également exploré un environnement familier avant et après la formation de cette nouvelle association entre des lieux particuliers et une récompense.

    Cela a permis aux scientifiques d'observer comment l'établissement de la nouvelle mémoire affectait les modèles de co-activité entre les neurones de l'hippocampe, une zone du cerveau qui joue un rôle majeur dans l'apprentissage et la mémoire. Ils ont découvert que la structure du réseau décrivant les schémas de déclenchement coordonné des neurones (co-activité) qui se produisent lorsque d'anciens souvenirs sont rappelés dans l'hippocampe changeait à mesure que les souris incorporaient de nouveaux souvenirs.

    Les neurones hippocampiques sont impliqués dans la formation et la rétention des souvenirs. Crédit : Shutterstock

    L'équipe a également découvert que pendant l'apprentissage, les modèles de co-activité entre les neurones se déroulaient dans des directions particulières dans «l'espace d'activité neuronale». Cela a montré que la « nouveauté », la localisation spatiale et l'expérience de récompense étaient des facteurs clés impliqués dans le processus d'intégration de nouveaux souvenirs.Ils ont également découvert que les cellules à haute activité constituaient le cœur de chaque mémoire, tandis que les cellules à faible activité contribuaient aux modèles de co-activité «à la demande» tout au long des événements comportementaux, afin de séparer les expériences individuelles.

    Cette découverte met en évidence une division importante du travail entre les neurones de l'hippocampe. Le chercheur principal, le professeur David Dupret de l'Université d'Oxford, a déclaré : « Cette recherche jette un nouvel éclairage sur les mécanismes de réseau qui sous-tendent le stockage et le rappel continus de multiples souvenirs dans l'hippocampe. Les neuroscientifiques mettent maintenant en œuvre de nouvelles méthodes, telles que l'imagerie in vivo, pour surveiller des populations neuronales à grande échelle au cours de jours et de semaines d'expérience d'apprentissage, pour mieux comprendre ce processus."

    La recherche nous donne une nouvelle façon d'examiner les mécanismes de réseau sous-jacents au stockage et au rappel de multiples souvenirs dans l'hippocampe. Le co-auteur de l'étude, le professeur Simon Schultz du département de bio-ingénierie de l'Imperial a déclaré : « Cette recherche met en évidence la valeur d'une approche interdisciplinaire pour comprendre le cerveau. En considérant la mémoire d'un point de vue technique et mathématique, nous avons pu dégager des idées qui n'ont pas été possibles sur la base d'une approche traditionnelle de l'étude de la mémoire."

    Les neuroscientifiques conçoivent et explorent maintenant de nouvelles façons de surveiller les réseaux neuronaux à grande échelle au fil du temps, et s'intéressent également à l'effet du vieillissement sur la façon dont les nouveaux souvenirs sont stockés.


    Des cellules de mémoire qui nous aident à interpréter les nouvelles situations identifiées

    Sommaire: Les neurones de l'hippocampe qui stockent des souvenirs abstraits d'expériences antérieures s'activent lorsque de nouveaux événements similaires se produisent.

    La source: MIT

    Imaginez que vous rencontrez un ami pour dîner dans un nouveau restaurant. Vous pouvez essayer des plats que vous n'avez jamais mangés auparavant et votre environnement sera complètement nouveau pour vous. Cependant, votre cerveau sait que vous avez vécu des expériences similaires : parcourir un menu, commander des hors-d'œuvre et faire des folies sur le dessert sont toutes des choses que vous avez probablement faites au restaurant.

    Les neuroscientifiques du MIT ont maintenant identifié des populations de cellules qui codent chacun de ces segments distinctifs d'une expérience globale. Ces morceaux de mémoire, stockés dans l'hippocampe, sont activés chaque fois qu'un type d'expérience similaire a lieu et sont distincts du code neuronal qui stocke des souvenirs détaillés d'un emplacement spécifique.

    Les chercheurs pensent que ce type de code d'événement, qu'ils ont découvert dans une étude sur des souris, peut aider le cerveau à interpréter de nouvelles situations et à apprendre de nouvelles informations en utilisant les mêmes cellules pour représenter des expériences similaires.

    "Lorsque vous rencontrez quelque chose de nouveau, il y a des stimuli vraiment nouveaux et notables, mais vous en savez déjà pas mal sur cette expérience particulière, car c'est un type d'expérience similaire à ce que vous avez déjà eu auparavant", dit-il. Susumu Tonegawa, professeur de biologie et de neurosciences au laboratoire RIKEN-MIT de génétique des circuits neuronaux du Picower Institute for Learning and Memory du MIT.

    Tonegawa est l'auteur principal de l'étude, qui paraît aujourd'hui dans Neurosciences de la nature. Chen Sun, un étudiant diplômé du MIT, est l'auteur principal de l'article. L'étudiant diplômé de l'Université de New York, Wannan Yang, et l'associé technique du Picower Institute, Jared Martin, sont également les auteurs de l'article.

    Abstraction d'encodage

    Il est bien établi que certaines cellules de l'hippocampe du cerveau sont spécialisées pour stocker des souvenirs d'emplacements spécifiques. Des recherches sur des souris ont montré qu'au sein de l'hippocampe, des neurones appelés cellules de lieu se déclenchent lorsque les animaux se trouvent à un endroit spécifique, ou même s'ils rêvent de cet endroit.

    Dans la nouvelle étude, l'équipe du MIT a voulu déterminer si l'hippocampe stockait également des représentations d'éléments plus abstraits d'un souvenir. C'est-à-dire qu'au lieu de se déclencher chaque fois que vous entrez dans un restaurant particulier, ces cellules peuvent encoder un "dessert", peu importe où vous le mangez.

    Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont mesuré l'activité dans les neurones de la région CA1 de l'hippocampe de la souris alors que les souris parcouraient à plusieurs reprises un labyrinthe à quatre tours. À la fin de chaque quatrième tour, les souris ont reçu une récompense. Comme prévu, les chercheurs ont trouvé des cellules de lieu qui s'illuminaient lorsque les souris atteignaient certains points le long de la piste. Cependant, les chercheurs ont également trouvé des ensembles de cellules actives pendant l'un des quatre tours, mais pas les autres. Environ 30 % des neurones de CA1 semblaient être impliqués dans la création de ce « code d'événement ».

    « Cela nous a donné la première idée qu'en plus d'un code pour l'espace, les cellules de l'hippocampe se soucient également de cette partie discrète de l'expérience appelée tour 1, ou de cette partie discrète de l'expérience appelée tour 2, ou tour 3, ou tour 4, & #8221 dit Soleil.

    Pour explorer davantage cette idée, les chercheurs ont entraîné des souris à exécuter un labyrinthe carré le jour 1, puis un labyrinthe circulaire le jour 2, dans lequel elles ont également reçu une récompense tous les quatre tours. Ils ont découvert que les cellules de lieu modifiaient leur activité, reflétant le nouvel environnement. Cependant, les mêmes ensembles de cellules spécifiques au tour ont été activés au cours de chacun des quatre tours, quelle que soit la forme de la piste. L'activité des cellules codant pour les tours est également restée constante lorsque les tours ont été raccourcis ou allongés de manière aléatoire.

    "Même dans les nouveaux emplacements spatiaux, les cellules conservent toujours leur codage pour le numéro de tour, ce qui suggère que les cellules qui codaient pour un tour carré 1 ont maintenant été transférées dans le code pour un tour circulaire 1," dit Sun.

    Ces morceaux de mémoire, stockés dans l'hippocampe, sont activés chaque fois qu'un type d'expérience similaire a lieu et sont distincts du code neuronal qui stocke des souvenirs détaillés d'un emplacement spécifique. L'image est dans le domaine public.

    Les chercheurs ont également montré que s'ils utilisaient l'optogénétique pour inhiber les entrées sensorielles d'une partie du cerveau appelée cortex entorhinal médial (MEC), l'encodage des tours ne se produisait pas. Ils étudient maintenant le type d'entrée que la région MEC fournit pour aider l'hippocampe à créer des souvenirs constitués de morceaux d'une expérience.

    Deux codes distincts

    Ces résultats suggèrent qu'en effet, chaque fois que vous dînez, des cellules de mémoire similaires sont activées, peu importe où et ce que vous mangez. Les chercheurs pensent que l'hippocampe contient "deux codes manipulables mutuellement et indépendamment", explique Sun. L'un encode les changements continus de lieu, de temps et d'entrée sensorielle, tandis que l'autre organise une expérience globale en morceaux plus petits qui s'intègrent dans des catégories connues telles que l'apéritif et le dessert.

    « Nous pensons que les deux types de codes hippocampiques sont utiles et qu'ils sont tous deux importants », déclare Tonegawa. “Si nous voulons nous souvenir de tous les détails de ce qui s'est passé dans une expérience spécifique, des changements qui se sont produits à chaque instant, alors la surveillance continue est efficace. Mais d'un autre côté, lorsque nous avons une expérience plus longue, si vous la mettez en morceaux et que vous vous souvenez de l'ordre abstrait des morceaux abstraits, c'est plus efficace que de surveiller ce long processus de changements continus.

    Tonegawa et Sun pensent que les réseaux de cellules qui codent des morceaux d'expériences peuvent également être utiles pour un type d'apprentissage appelé apprentissage par transfert, qui vous permet d'appliquer les connaissances dont vous disposez déjà pour vous aider à interpréter de nouvelles expériences ou à apprendre de nouvelles choses. Le laboratoire de Tonegawa essaie maintenant de trouver des populations cellulaires qui pourraient coder ces connaissances spécifiques.

    Le financement: La recherche a été financée par le RIKEN Center for Brain Science, le Howard Hughes Medical Institute et la Fondation JPB.


    Comment la neurogenèse hippocampique adulte est-elle régulée ?

    Le développement d'une interprétation fonctionnelle de la neurogenèse hippocampique adulte chez les mammifères semblait plus complexe. Les premiers travaux de Gould ont souligné une suppression de la neurogenèse adulte résultant d'un stress chronique et sévère et des médiateurs d'une réaction de stress tels que l'activation des récepteurs NMDA et les glucocorticoïdes. Cette explication impliquait-elle que, dans des conditions normales, la neurogenèse hippocampique adulte contribue à la fonction hippocampique ? La fin des années 1990 a apporté une multitude d'études montrant les effets de nombreuses manipulations sur la neurogenèse hippocampique adulte. Bien qu'aucune théorie concluante de la régulation de la neurogenèse hippocampique adulte n'ait émergé de cette recherche, il est devenu évident que la neurogenèse adulte réagit à un large éventail de stimuli avec une grande sensibilité mais une faible spécificité.

    Une solution à cette énigme réside dans la définition de neurogenèse. La génération d'un nouveau neurone à partir d'une cellule souche ou progénitrice neuronale implique une série d'étapes de développement. Ce qui semble parfois être un effet sur la neurogenèse est souvent un impact sur la prolifération cellulaire dans lequel il n'y a aucune certitude d'un changement détectable du nombre de nouveaux neurones matures à un moment ultérieur. La régulation de la neurogenèse adulte, cependant, se produit à plusieurs niveaux du développement neuronal, y compris la prolifération cellulaire. La prolifération des cellules progénitrices pourrait représenter une partie plutôt non spécifique de cette régulation et peut être influencée par de nombreux facteurs différents.

    Les stimuli d'apprentissage et l'expérience, cependant, n'influencent apparemment pas la prolifération des cellules progénitrices dans le gyrus denté mais exercent un effet favorisant la survie sur la descendance des cellules en division. Les animaux qui vivent dans un soi-disant « environnement enrichi » (par exemple, une cage offrant beaucoup plus de stimulation sensorielle, physique et sociale que le logement ordinaire dans les laboratoires) ont une augmentation nette de la neurogenèse. Cette augmentation n'a pas montré de corrélation obligatoire avec des changements dans la prolifération cellulaire, mais était due à un effet favorisant la survie sur la descendance des cellules en division. Chez les souris âgées, aucun effet sur le nombre total de cellules survivantes n'était détectable, mais un changement phénotypique parmi ces cellules s'est produit vers davantage de nouveaux neurones et au détriment de nouvelles cellules gliales.

    L'activité physique améliore la neurogenèse adulte. En plus de fournir un indice de liens potentiels entre l'activité physique et mentale et la santé, cette découverte suggère que la participation active, contrairement à l'exposition passive à des stimuli sensoriels, pourrait affecter la neurogenèse adulte. Cette découverte concorde avec les théories de l'apprentissage psychologique qui mettent également l'accent sur l'exploration et la poursuite actives. Ensemble, ces résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle, en réponse à la demande fonctionnelle, de nouveaux neurones peuvent être recrutés dans les circuits neuronaux de l'hippocampe. La machinerie cellulaire nécessaire pour atteindre cet objectif va bien au-delà d'un effet mitogène non spécifique sur les cellules progénitrices du gyrus denté.


    Une nouvelle théorie importante explique où vont les vieux souvenirs

    Souvenez-vous de vos premières vacances d'enfance à la plage. Vous souvenez-vous de la couleur de votre maillot de bain, de la douceur du sable ou de l'excitation de votre première baignade dans l'océan ? Les premiers souvenirs comme celui-ci apparaissent souvent comme des instantanés fanés, remarquablement distincts des souvenirs plus récents qui peuvent sembler aussi réels que le moment présent. Avec le temps, les souvenirs perdent non seulement leur riche vivacité, mais ils peuvent également se déformer, car nos véritables expériences tango avec un passé fictif.

    La capacité du cerveau à préserver ou à modifier les souvenirs est au cœur de notre expérience humaine de base. Le vous d'aujourd'hui est façonné non seulement par votre histoire personnelle, mais aussi par vos visites mentales à ce passé, vous incitant à rire d'une blague entendue hier, à vous remémorer un vieil ami ou à grincer des dents à la pensée de votre adolescence maladroite. Lorsque nous perdons ces morceaux du passé, nous perdons des morceaux de notre identité. Mais où vont ces vieux souvenirs dans le cerveau ? Malgré des décennies à étudier comment le cerveau transforme les souvenirs au fil du temps, les neuroscientifiques restent étonnamment divisés sur la réponse.

    Certains des meilleurs indices sur la façon dont le cerveau traite les souvenirs proviennent de patients qui peut&rsquot rappelles toi. Si des dommages à une zone particulière du cerveau entraînent une perte de mémoire, les chercheurs peuvent être sûrs que la région est importante pour créer ou rappeler des souvenirs. De telles études ont montré de manière fiable que les dommages à l'hippocampe, une région nichée au plus profond du cerveau, empêchent les gens de créer de nouveaux souvenirs. Mais une question clé, encore ouverte au débat, est ce qu'il advient d'une mémoire après c'est fait. Reste-t-il dans l'hippocampe ou se déplace-t-il vers d'autres zones du cerveau ? Pour répondre à cette question, les scientifiques ont étudié d'anciens souvenirs formés avant les lésions cérébrales, pour découvrir un mélange de résultats incohérents qui ont donné lieu à des théories concurrentes.

    Une théorie populaire propose que l'hippocampe n'est critique que pour les souvenirs récents, mais pas pour les plus anciens. Au fil du temps, l'hippocampe apprend au cerveau environnant et au cortex à représenter un souvenir. Au fur et à mesure que la mémoire mûrit, l'hippocampe l'expulse pour résider indépendamment dans le cortex. Si vous perdiez votre hippocampe aujourd'hui, vous pourriez encore vous souvenir de vos vacances d'enfance en Floride, mais le souvenir du dîner du week-end dernier serait perdu. C'est le schéma exact que les scientifiques ont observé chez de nombreux patients, y compris le célèbre amnésique H.M. Après une intervention chirurgicale pour retirer une grande partie de son hippocampe, H.M. pouvait se rappeler de très vieux souvenirs, mais ne pouvait plus créer de nouveaux souvenirs ou se souvenir des années qui avaient précédé son opération.

    Mais les chercheurs ont vu d'autres patients atteints de lésions hippocampiques qui ont des déficits de mémoire s'étendant sur la majeure partie de leur vie. Une théorie alternative explique ces écarts en proposant que l'hippocampe stocke sélectivement un type de mémoire &ndash &ldquoepisodic&rdquo &ndash tandis que le cortex environnant stocke un autre &ndash &ldquosemantic.&rdquo Les mémoires épisodiques sont généralement riches en détails sur nos expériences passées, alors que les mémoires sémantiques sont basées sur des données impersonnelles. , connaissance factuelle. À mesure qu'une mémoire vieillit, propose le modèle, elle est copiée de nombreuses fois à la fois dans l'hippocampe et le cortex. Toutes ces copies corticales génèrent une nouvelle mémoire sémantique, ne représentant que l'essentiel ou les faits clés de l'expérience, sans tous ses détails épisodiques élaborés. Curieusement, cette théorie est également soutenue par des patients qui présentent des problèmes de mémoire en fonction de la taper de mémoire, plutôt que son âge. Sans hippocampe, ces patients ne pourraient pas se souvenir de la vivre de leur voyage d'enfance en Floride &ndash un souvenir épisodique &ndash mais pouvait se souvenir du fait qu'ils ont visité la Floride &ndash une mémoire sémantique.

    Les deux théories ont des camps de fervents défenseurs, s'appuyant sur des cas d'amnésie particuliers que seul leur modèle peut expliquer. Mais comme aucune des deux théories n'assemble parfaitement toutes les pièces du puzzle, le domaine est entré dans une impasse.

    Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont mis au point une nouvelle théorie qui pourrait bien régler une partie de cette controverse. Leur explication repose sur le postulat que les souvenirs se transforment à chaque fois que nous les revisitons. Selon cette théorie, un souvenir est d'abord codé par l'activité coordonnée des neurones de l'hippocampe et du cortex. L'hippocampe agit en tant que directeur du cerveau, indiquant au cortex quels neurones particuliers activer. Chaque fois que nous rappelons cette mémoire, un ensemble de neurones similaires, mais non identiques, est activé. Les neurones fréquemment activés font partie de la trace mnésique permanente dans le cortex, tandis que les neurones rarement activés sont perdus. Chaque réactivation ré-encode la mémoire et, selon les neurones corticaux engagés, peut renforcer, affaiblir ou mettre à jour des caractéristiques particulières de la mémoire.

    En apparence, ce nouveau modèle ressemble beaucoup aux précédents. Mais il brise l'impasse de longue date en proposant que ce que nous faisons avec un souvenir, plutôt que son âge ou son type, détermine où il est stocké dans le cerveau. Alors que les théories concurrentes discutaient de la nécessité de l'hippocampe uniquement pour les souvenirs récents ou les souvenirs épisodiques, le nouveau modèle suggère que ce qui compte vraiment, c'est la fréquence à laquelle vous revisitez le souvenir. Lorsqu'un souvenir est souvent rappelé, il sera plus rapidement stocké dans le cortex, deviendra moins épisodique et deviendra indépendant de l'hippocampe. Mais une mémoire rarement revisitée restera dépendante de l'hippocampe. Des souvenirs plus anciens peuvent être rappelés plus souvent, mais la relation est parfaite. Cela expliquerait pourquoi une altération de la mémoire amnésique remonte à quarante ans, tandis qu'une autre ne s'étend qu'à dix ans.

    La théorie rend également bien compte de notre sens subjectif de la façon dont nos souvenirs changent au fil du temps, à savoir comment l'hippocampe et le cortex collaborent pour s'estomper ou déformer progressivement nos souvenirs. Dites que vous vous souvenez de ces vacances à la plage chaque été. A chaque réactivation de la mémoire, certaines fonctionnalités sont renforcées tandis que d'autres disparaissent, expliquant pourquoi la mémoire semble devenir floue avec le temps. Et plus on perd de détails, moins le souvenir devient "épisodique" et plus "quasémantique", ce qui explique le sentiment de détachement personnel souvent associé à des souvenirs très anciens. Chaque fois que vous repensez à vos vacances en Floride, vous réencodez moins de détails, ce qui rend le souvenir moins vivant aujourd'hui qu'il ne l'était il y a des décennies. Aujourd'hui, vous vous souviendrez peut-être encore de votre maillot de bain bleu à rayures même si l'odeur de l'air marin s'est perdue.

    Chaque voyage mental de retour en Floride n'est pas seulement l'occasion de renforcer ou d'affaiblir la mémoire, mais aussi d'incorporer des friandises fictives. Vous aviez l'habitude d'être sûr que les vacances étaient à Fort Lauderdale, mais votre sœur parle toujours du voyage amusant en famille à Miami. Chaque fois que vous vous souvenez ensemble, le souvenir de Fort Lauderdale est réactivé, tout comme une représentation concurrente de Miami. La prochaine fois que vous pensez aux vacances, les représentations de Fort Lauderdale et de Miami entrent en conflit, provoquant une incertitude quant à l'endroit où vous êtes réellement allé. Rappelez-vous assez la plage de Miami et voila&grave, un faux souvenir est né !

    Les souvenirs s'estompent et se transforment en vieillissant. Cette nouvelle théorie intrigante suggère que ces changements ont moins à voir avec l'âge ou le contenu d'un souvenir, et plus avec ce que nous faire avec ce souvenir. Changer le passé pourrait bien être plus facile que nous le pensions. Il y a de fortes chances que vous le fassiez à chaque fois que vous vous en souvenez.


    Des chats et des vélos

    Nous avons testé 12 patients épileptiques âgés de 24 à 53 ans. Tous avaient des électrodes placées directement dans le tissu cérébral de leur hippocampe et de leur néocortex dans le cadre du traitement de leur épilepsie. Au cours de l'expérience, les patients ont appris des associations entre différents stimuli (tels que des mots, des sons et des vidéos) et ont ensuite rappelé ces associations. Par exemple, on peut montrer à un patient le mot « chat » suivi d'une vidéo d'un vélo descendant une rue.

    Le patient essaierait alors de créer un lien vivant entre les deux (peut-être le chat faisant du vélo) pour les aider à se souvenir de l'association entre les deux éléments. Plus tard, on leur présenterait l'un des articles et on leur demanderait de rappeler l'autre. Les chercheurs ont ensuite examiné comment l'hippocampe interagissait avec le néocortex lorsque les patients apprenaient et se rappelaient ces associations.

    Au cours de l'apprentissage, l'activité neuronale du néocortex s'est désynchronisée puis, environ 150 millisecondes plus tard, l'activité neuronale de l'hippocampe s'est synchronisée. Apparemment, les informations sur les détails sensoriels des stimuli étaient d'abord traitées par le néocortex, avant d'être transmises à l'hippocampe pour y être collées.

    Nous avons constaté que l'hippocampe et le néocortex travaillent étroitement ensemble lors de la formation et de la récupération de souvenirs. Orawan Pattarawimonchai/ Shutterstock

    De manière fascinante, ce schéma s'est inversé pendant la récupération - l'activité neuronale dans l'hippocampe s'est d'abord synchronisée, puis, environ 250 millisecondes plus tard, l'activité neuronale dans le néocortex s'est désynchronisée. Cette fois, il est apparu que l'hippocampe a d'abord rappelé l'essentiel du souvenir, puis a commencé à demander des détails au néocortex.

    Nos résultats soutiennent une théorie récente qui suggère qu'un néocortex désynchronisé et un hippocampe synchronisé doivent interagir pour former et rappeler des souvenirs.

    Alors que la stimulation cérébrale est devenue une méthode prometteuse pour renforcer nos capacités cognitives, il s'est avéré difficile de stimuler l'hippocampe pour améliorer la mémoire à long terme. Le problème clé est que l'hippocampe est situé profondément dans le cerveau et qu'il est difficile à atteindre avec une stimulation cérébrale appliquée à partir du cuir chevelu. Mais les résultats de cette étude présentent une nouvelle possibilité. En stimulant les régions du néocortex qui communiquent avec l'hippocampe, peut-être que l'hippocampe peut être indirectement poussé à créer de nouveaux souvenirs ou à rappeler d'anciens.

    Mieux comprendre la façon dont l'hippocampe et le néocortex fonctionnent ensemble lors de la formation et du rappel des souvenirs pourrait être important pour développer davantage de nouvelles technologies qui pourraient aider à améliorer la mémoire des personnes souffrant de troubles cognitifs tels que la démence, ainsi qu'à stimuler la mémoire dans la population en général.


    Comment les souvenirs sont-ils stockés dans le cerveau ?

    Parce que les souvenirs sous-tendent tellement notre riche vie en tant qu'humains que notre capacité à apprendre, à raconter des histoires, même à se reconnaître, il est troublant de penser que tout dépend de la masse de chair et de glu entre nos oreilles.

    Les chercheurs ont pu retracer la mémoire jusqu'au niveau structurel et même moléculaire ces dernières années, montrant que les souvenirs sont stockés dans de nombreuses structures cérébrales dans les connexions entre les neurones, et peuvent même dépendre d'une seule molécule pour leur stabilité à long terme.

    Comment ça fonctionne

    Le cerveau stocke les souvenirs de deux manières. Selon l'Université McGill et l'Institut canadien des neurosciences, de la santé mentale et des toxicomanies, les souvenirs à court terme comme un éventuel coup d'échecs ou un numéro de chambre d'hôtel sont traités à l'avant du cerveau dans une zone très développée appelée lobe préfrontal. .

    Le souvenir à court terme se traduit par une mémoire à long terme dans l'hippocampe, une zone du cerveau plus profond. Selon McGills, l'hippocampe prend des souvenirs simultanés de différentes régions sensorielles du cerveau et les connecte en un seul « épisode » de mémoire, par exemple, vous pouvez avoir un souvenir d'un dîner plutôt que plusieurs souvenirs séparés de l'apparence de la fête, sonnait et sentait.

    Selon McGill, comme les souvenirs sont joués à travers l'hippocampe, les connexions entre les neurones associés à un souvenir finissent par devenir une combinaison fixe, de sorte que si vous entendez un morceau de musique par exemple, vous êtes susceptible d'être inondé d'autres souvenirs auxquels vous vous associez. un certain épisode où vous avez entendu cette même musique.

    Images du cerveau

    Dans un scanner cérébral, les scientifiques voient ces différentes régions du cerveau s'illuminer lorsque quelqu'un se souvient d'un épisode de mémoire, démontrant comment les souvenirs représentent un indice de ces différentes sensations et pensées enregistrées.

    L'hippocampe aide à solidifier le modèle de connexions qui forment une mémoire, mais la mémoire elle-même dépend de la solidité des connexions entre les cellules cérébrales individuelles, selon des recherches de McGill et de l'Université de New York.

    À leur tour, les cellules du cerveau dépendent des protéines et d'autres produits chimiques pour maintenir leurs connexions les unes avec les autres et pour communiquer entre elles. Des scientifiques de NYU, du Medical College of Georgia et d'ailleurs ont montré avec des expériences sur des animaux que le retrait ou la modification d'un seul produit chimique ou d'une seule molécule peut empêcher la formation de souvenirs, voire détruire des souvenirs qui existent déjà.

    tu as une question? Envoyez-le par courriel à Life's Little Mysteries et nous essaierons d'y répondre. En raison du volume de questions, nous ne pouvons malheureusement pas répondre individuellement, mais nous publierons les réponses aux questions les plus intrigantes, alors revenez bientôt.


    Une nouvelle théorie sur la façon dont les souvenirs sont stockés dans le cerveau

    Les recherches de l'Université du Kent ont conduit au développement de la théorie MeshCODE, une nouvelle théorie révolutionnaire pour comprendre le fonctionnement du cerveau et de la mémoire. Cette découverte pourrait être le début d'une nouvelle compréhension de la fonction cérébrale et du traitement de maladies cérébrales telles que la maladie d'Alzheimer.

    Dans un article publié par Frontières en neurosciences moléculaires, le Dr Ben Goult de la Kent's School of Biosciences décrit comment sa nouvelle théorie considère le cerveau comme un superordinateur organique exécutant un code binaire complexe avec des cellules neuronales fonctionnant comme un ordinateur mécanique. Il explique comment un vaste réseau de molécules de mémoire stockant des informations fonctionnant comme des commutateurs est intégré dans chaque synapse du cerveau, représentant un code binaire complexe. Cela identifie un emplacement physique pour le stockage des données dans le cerveau et suggère que les souvenirs sont écrits sous la forme de molécules dans les échafaudages synaptiques.

    La théorie est basée sur la découverte de molécules protéiques, connues sous le nom de taline, contenant des domaines « de type commutateur » qui changent de forme en réponse aux pressions exercées par la force mécanique par la cellule. Ces commutateurs ont deux états stables, 0 et 1, et ce modèle d'informations binaires stockées dans chaque molécule dépend de l'entrée précédente, similaire à la fonction Enregistrer l'historique dans un ordinateur. Les informations stockées dans ce format binaire peuvent être mises à jour par de petits changements de force générés par le cytosquelette de la cellule.

    Dans le cerveau, la signalisation électrochimique entre des milliards de neurones se produit entre les synapses, dont chacune contient un échafaudage des molécules de taline. Une fois supposée structurelle, cette recherche suggère que le maillage des protéines talines représente en réalité un ensemble de commutateurs binaires ayant le potentiel de stocker des informations et de coder la mémoire.

    Ce codage mécanique fonctionnerait en continu dans chaque neurone et s'étendrait à toutes les cellules, équivalant finalement à un code machine coordonnant l'organisme entier. Dès la naissance, les expériences de vie et les conditions environnementales d'un animal pourraient être inscrites dans ce code, créant une représentation mathématique constamment mise à jour de sa vie unique.

    Le Dr Goult, lecteur en biochimie, a déclaré : « Cette recherche montre qu'à bien des égards, le cerveau ressemble aux premiers ordinateurs mécaniques de Charles Babbage et de son moteur analytique. Ici, le cytosquelette sert de leviers et d'engrenages qui coordonnent le calcul dans la cellule en réponse à la signalisation chimique et électrique. Comme ces premiers modèles de calcul, cette découverte pourrait être le début d'une nouvelle compréhension de la fonction cérébrale et du traitement des maladies du cerveau.'


    Mémoire à court terme - comme écrire votre nom avec un cierge magique

    Nous avons tous entendu parler de la mémoire à court et à long terme. Alors que les gens ont tendance à utiliser l'expression «mémoire à court terme» pour faire référence à notre rappel de choses qui se sont produites récemment - au cours de la dernière heure ou du dernier jour - techniquement parlant, c'est en fait beaucoup plus fugace. La mémoire à court terme dure généralement entre 15 et 30 secondes : c'est un peu comme écrire son nom en l'air avec un cierge magique. Tout souvenir qui peut être rappelé après ce laps de temps est un souvenir à long terme.

    En termes informatiques, la mémoire à court terme est comme la RAM - elle contient les informations avec lesquelles nous travaillons actuellement ou que nous utilisons pour des tâches cognitives (réflexion). Il peut s'agir de nouvelles informations délivrées par nos sens, par exemple, ou d'anciennes informations extraites de la mémoire à long terme. Les neuroscientifiques théorisent que toute cette réflexion est soutenue par des modèles d'activité neuronale dans le cortex préfrontal (ce peu à l'avant de votre cerveau).


    Des cellules de mémoire qui nous aident à interpréter les nouvelles situations identifiées

    Sommaire: Les neurones de l'hippocampe qui stockent des souvenirs abstraits d'expériences antérieures s'activent lorsque de nouveaux événements similaires se produisent.

    La source: MIT

    Imaginez que vous rencontrez un ami pour dîner dans un nouveau restaurant. Vous pouvez essayer des plats que vous n'avez jamais mangés auparavant et votre environnement sera complètement nouveau pour vous. Cependant, votre cerveau sait que vous avez vécu des expériences similaires : parcourir un menu, commander des hors-d'œuvre et faire des folies sur le dessert sont toutes des choses que vous avez probablement faites au restaurant.

    Les neuroscientifiques du MIT ont maintenant identifié des populations de cellules qui codent chacun de ces segments distinctifs d'une expérience globale. Ces morceaux de mémoire, stockés dans l'hippocampe, sont activés chaque fois qu'un type d'expérience similaire a lieu et sont distincts du code neuronal qui stocke des souvenirs détaillés d'un emplacement spécifique.

    Les chercheurs pensent que ce type de code d'événement, qu'ils ont découvert dans une étude sur des souris, peut aider le cerveau à interpréter de nouvelles situations et à apprendre de nouvelles informations en utilisant les mêmes cellules pour représenter des expériences similaires.

    "Lorsque vous rencontrez quelque chose de nouveau, il y a des stimuli vraiment nouveaux et notables, mais vous en savez déjà pas mal sur cette expérience particulière, car c'est un type d'expérience similaire à ce que vous avez déjà eu auparavant", dit-il. Susumu Tonegawa, professeur de biologie et de neurosciences au laboratoire RIKEN-MIT de génétique des circuits neuronaux du Picower Institute for Learning and Memory du MIT.

    Tonegawa est l'auteur principal de l'étude, qui paraît aujourd'hui dans Neurosciences de la nature. Chen Sun, un étudiant diplômé du MIT, est l'auteur principal de l'article. L'étudiant diplômé de l'Université de New York, Wannan Yang, et l'associé technique du Picower Institute, Jared Martin, sont également les auteurs de l'article.

    Abstraction d'encodage

    Il est bien établi que certaines cellules de l'hippocampe du cerveau sont spécialisées pour stocker des souvenirs d'emplacements spécifiques. Des recherches sur des souris ont montré qu'au sein de l'hippocampe, des neurones appelés cellules de lieu se déclenchent lorsque les animaux se trouvent à un endroit spécifique, ou même s'ils rêvent de cet endroit.

    Dans la nouvelle étude, l'équipe du MIT a voulu déterminer si l'hippocampe stockait également des représentations d'éléments plus abstraits d'un souvenir. C'est-à-dire qu'au lieu de se déclencher chaque fois que vous entrez dans un restaurant particulier, ces cellules peuvent encoder un "dessert", peu importe où vous le mangez.

    Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont mesuré l'activité dans les neurones de la région CA1 de l'hippocampe de la souris alors que les souris parcouraient à plusieurs reprises un labyrinthe à quatre tours. À la fin de chaque quatrième tour, les souris ont reçu une récompense. Comme prévu, les chercheurs ont trouvé des cellules de lieu qui s'illuminaient lorsque les souris atteignaient certains points le long de la piste. Cependant, les chercheurs ont également trouvé des ensembles de cellules actives pendant l'un des quatre tours, mais pas les autres. Environ 30 % des neurones de CA1 semblaient être impliqués dans la création de ce « code d'événement ».

    « Cela nous a donné la première idée qu'en plus d'un code pour l'espace, les cellules de l'hippocampe se soucient également de cette partie discrète de l'expérience appelée tour 1, ou de cette partie discrète de l'expérience appelée tour 2, ou tour 3, ou tour 4, & #8221 dit Soleil.

    Pour explorer davantage cette idée, les chercheurs ont entraîné des souris à exécuter un labyrinthe carré le jour 1, puis un labyrinthe circulaire le jour 2, dans lequel elles ont également reçu une récompense tous les quatre tours. Ils ont découvert que les cellules de lieu modifiaient leur activité, reflétant le nouvel environnement. Cependant, les mêmes ensembles de cellules spécifiques au tour ont été activés au cours de chacun des quatre tours, quelle que soit la forme de la piste. L'activité des cellules codant pour les tours est également restée constante lorsque les tours ont été raccourcis ou allongés de manière aléatoire.

    "Même dans les nouveaux emplacements spatiaux, les cellules conservent toujours leur codage pour le numéro de tour, ce qui suggère que les cellules qui codaient pour un tour carré 1 ont maintenant été transférées dans le code pour un tour circulaire 1," dit Sun.

    Ces morceaux de mémoire, stockés dans l'hippocampe, sont activés chaque fois qu'un type d'expérience similaire a lieu et sont distincts du code neuronal qui stocke des souvenirs détaillés d'un emplacement spécifique. L'image est dans le domaine public.

    Les chercheurs ont également montré que s'ils utilisaient l'optogénétique pour inhiber les entrées sensorielles d'une partie du cerveau appelée cortex entorhinal médial (MEC), l'encodage des tours ne se produisait pas. Ils étudient maintenant le type d'entrée que la région MEC fournit pour aider l'hippocampe à créer des souvenirs constitués de morceaux d'une expérience.

    Deux codes distincts

    Ces résultats suggèrent qu'en effet, chaque fois que vous dînez, des cellules de mémoire similaires sont activées, peu importe où et ce que vous mangez. Les chercheurs pensent que l'hippocampe contient "deux codes manipulables mutuellement et indépendamment", explique Sun. L'un encode les changements continus de lieu, de temps et d'entrée sensorielle, tandis que l'autre organise une expérience globale en morceaux plus petits qui s'intègrent dans des catégories connues telles que l'apéritif et le dessert.

    « Nous pensons que les deux types de codes hippocampiques sont utiles et qu'ils sont tous deux importants », déclare Tonegawa. “Si nous voulons nous souvenir de tous les détails de ce qui s'est passé dans une expérience spécifique, des changements qui se sont produits à chaque instant, alors la surveillance continue est efficace. Mais d'un autre côté, lorsque nous avons une expérience plus longue, si vous la mettez en morceaux et que vous vous souvenez de l'ordre abstrait des morceaux abstraits, c'est plus efficace que de surveiller ce long processus de changements continus.

    Tonegawa et Sun pensent que les réseaux de cellules qui codent des morceaux d'expériences peuvent également être utiles pour un type d'apprentissage appelé apprentissage par transfert, qui vous permet d'appliquer les connaissances dont vous disposez déjà pour vous aider à interpréter de nouvelles expériences ou à apprendre de nouvelles choses. Le laboratoire de Tonegawa essaie maintenant de trouver des populations cellulaires qui pourraient coder ces connaissances spécifiques.

    Le financement: La recherche a été financée par le RIKEN Center for Brain Science, le Howard Hughes Medical Institute et la Fondation JPB.


    Comment les cerveaux de souris réorganisent les vieux souvenirs lorsque de nouveaux sont créés

    La structure de coactivation des neurones hippocampiques. Chaque nœud représente un neurone. Crédit : Giuseppe P. Gava et al.

    Des chercheurs d'Oxford et de l'Impériale ont cartographié la façon dont la structure des souvenirs existants est réorganisée à mesure que de nouvelles expériences sont enregistrées chez la souris.

    Ils ont découvert que l'architecture du cerveau est suffisamment sophistiquée pour intégrer de nouvelles informations tout en permettant aux souvenirs anciens et nouveaux d'interagir, plutôt que d'avoir à oublier les anciennes expériences pour faire place à de nouvelles.

    Dans une étude publiée dans Neurosciences de la nature, l'équipe de l'Université d'Oxford et de l'Imperial College de Londres a conçu une expérience utilisant la théorie des graphes - des structures mathématiques qui modélisent les relations entre les objets - pour étudier comment les souris intègrent les souvenirs.

    Ils ont mis en place une tâche dans laquelle les souris ont appris qu'un compartiment particulier dans un nouvel environnement contenait du sucre. Les souris ont également exploré un environnement familier avant et après la formation de cette nouvelle association entre des lieux particuliers et une récompense.

    Cela a permis aux scientifiques d'observer comment l'établissement de la nouvelle mémoire affectait les modèles de co-activité entre les neurones de l'hippocampe, une zone du cerveau qui joue un rôle majeur dans l'apprentissage et la mémoire. Ils ont découvert que la structure du réseau décrivant les schémas de déclenchement coordonné des neurones (co-activité) qui se produisent lorsque d'anciens souvenirs sont rappelés dans l'hippocampe changeait à mesure que les souris incorporaient de nouveaux souvenirs.

    Les neurones hippocampiques sont impliqués dans la formation et la rétention des souvenirs. Crédit : Shutterstock

    L'équipe a également découvert que pendant l'apprentissage, les modèles de co-activité entre les neurones se déroulaient dans des directions particulières dans «l'espace d'activité neuronale». Cela a montré que la « nouveauté », la localisation spatiale et l'expérience de récompense étaient des facteurs clés impliqués dans le processus d'intégration de nouveaux souvenirs. Ils ont également découvert que les cellules à haute activité constituaient le cœur de chaque mémoire, tandis que les cellules à faible activité contribuaient aux modèles de co-activité «à la demande» tout au long des événements comportementaux, afin de séparer les expériences individuelles.

    Cette découverte met en évidence une division importante du travail entre les neurones de l'hippocampe. Le chercheur principal, le professeur David Dupret de l'Université d'Oxford, a déclaré : « Cette recherche jette un nouvel éclairage sur les mécanismes de réseau qui sous-tendent le stockage et le rappel continus de multiples souvenirs dans l'hippocampe. Les neuroscientifiques mettent maintenant en œuvre de nouvelles méthodes, telles que l'imagerie in vivo, pour surveiller des populations neuronales à grande échelle au cours de jours et de semaines d'expérience d'apprentissage, pour mieux comprendre ce processus."

    La recherche nous donne une nouvelle façon d'examiner les mécanismes de réseau sous-jacents au stockage et au rappel de multiples souvenirs dans l'hippocampe. Le co-auteur de l'étude, le professeur Simon Schultz du département de bio-ingénierie de l'Imperial a déclaré : « Cette recherche met en évidence la valeur d'une approche interdisciplinaire pour comprendre le cerveau. En considérant la mémoire d'un point de vue technique et mathématique, nous avons pu dégager des idées qui n'ont pas été possibles sur la base d'une approche traditionnelle de l'étude de la mémoire."

    Les neuroscientifiques conçoivent et explorent maintenant de nouvelles façons de surveiller les réseaux neuronaux à grande échelle au fil du temps, et s'intéressent également à l'effet du vieillissement sur la façon dont les nouveaux souvenirs sont stockés.


    Des chats et des vélos

    Nous avons testé 12 patients épileptiques âgés de 24 à 53 ans. Tous avaient des électrodes placées directement dans le tissu cérébral de leur hippocampe et de leur néocortex dans le cadre du traitement de leur épilepsie. Au cours de l'expérience, les patients ont appris des associations entre différents stimuli (tels que des mots, des sons et des vidéos) et ont ensuite rappelé ces associations. Par exemple, on peut montrer à un patient le mot « chat » suivi d'une vidéo d'un vélo descendant une rue.

    Le patient essaierait alors de créer un lien vivant entre les deux (peut-être le chat faisant du vélo) pour les aider à se souvenir de l'association entre les deux éléments. Plus tard, on leur présenterait l'un des articles et on leur demanderait de rappeler l'autre. Les chercheurs ont ensuite examiné comment l'hippocampe interagissait avec le néocortex lorsque les patients apprenaient et se rappelaient ces associations.

    Au cours de l'apprentissage, l'activité neuronale du néocortex s'est désynchronisée puis, environ 150 millisecondes plus tard, l'activité neuronale de l'hippocampe s'est synchronisée. Apparemment, les informations sur les détails sensoriels des stimuli étaient d'abord traitées par le néocortex, avant d'être transmises à l'hippocampe pour y être collées.

    Nous avons découvert que l'hippocampe et le néocortex travaillent étroitement ensemble lors de la formation et de la récupération de souvenirs. Orawan Pattarawimonchai/ Shutterstock

    De manière fascinante, ce schéma s'est inversé pendant la récupération - l'activité neuronale dans l'hippocampe s'est d'abord synchronisée, puis, environ 250 millisecondes plus tard, l'activité neuronale dans le néocortex s'est désynchronisée. Cette fois, il est apparu que l'hippocampe a d'abord rappelé l'essentiel du souvenir, puis a commencé à demander des détails au néocortex.

    Nos résultats soutiennent une théorie récente qui suggère qu'un néocortex désynchronisé et un hippocampe synchronisé doivent interagir pour former et rappeler des souvenirs.

    Alors que la stimulation cérébrale est devenue une méthode prometteuse pour renforcer nos capacités cognitives, il s'est avéré difficile de stimuler l'hippocampe pour améliorer la mémoire à long terme. Le problème clé est que l'hippocampe est situé profondément dans le cerveau et qu'il est difficile à atteindre avec une stimulation cérébrale appliquée à partir du cuir chevelu. Mais les résultats de cette étude présentent une nouvelle possibilité. En stimulant les régions du néocortex qui communiquent avec l'hippocampe, peut-être que l'hippocampe peut être indirectement poussé à créer de nouveaux souvenirs ou à rappeler d'anciens.

    Mieux comprendre la façon dont l'hippocampe et le néocortex fonctionnent ensemble lors de la formation et du rappel des souvenirs pourrait être important pour développer davantage de nouvelles technologies qui pourraient aider à améliorer la mémoire des personnes souffrant de troubles cognitifs tels que la démence, ainsi qu'à stimuler la mémoire dans la population en général.


    Une nouvelle théorie importante explique où vont les vieux souvenirs

    Souvenez-vous de vos premières vacances d'enfance à la plage. Vous souvenez-vous de la couleur de votre maillot de bain, de la douceur du sable ou de l'excitation de votre première baignade dans l'océan ? Les premiers souvenirs comme celui-ci apparaissent souvent comme des instantanés fanés, remarquablement distincts des souvenirs plus récents qui peuvent sembler aussi réels que le moment présent. Avec le temps, les souvenirs perdent non seulement leur riche vivacité, mais ils peuvent également se déformer, car nos véritables expériences tango avec un passé fictif.

    La capacité du cerveau à préserver ou à modifier les souvenirs est au cœur de notre expérience humaine de base. Le vous d'aujourd'hui est façonné non seulement par votre histoire personnelle, mais aussi par vos visites mentales à ce passé, vous incitant à rire d'une blague entendue hier, à vous remémorer un vieil ami ou à grincer des dents à la pensée de votre adolescence maladroite. Lorsque nous perdons ces morceaux du passé, nous perdons des morceaux de notre identité. Mais où vont ces vieux souvenirs dans le cerveau ? Malgré des décennies à étudier comment le cerveau transforme les souvenirs au fil du temps, les neuroscientifiques restent étonnamment divisés sur la réponse.

    Certains des meilleurs indices sur la façon dont le cerveau traite les souvenirs proviennent de patients qui peut&rsquot rappelles toi. Si des dommages à une zone particulière du cerveau entraînent une perte de mémoire, les chercheurs peuvent être sûrs que la région est importante pour créer ou rappeler des souvenirs. De telles études ont montré de manière fiable que les dommages à l'hippocampe, une région nichée au plus profond du cerveau, empêchent les gens de créer de nouveaux souvenirs. Mais une question clé, encore ouverte au débat, est ce qu'il advient d'une mémoire après c'est fait. Reste-t-il dans l'hippocampe ou se déplace-t-il vers d'autres zones du cerveau ? Pour répondre à cette question, les scientifiques ont étudié d'anciens souvenirs formés avant les lésions cérébrales, pour découvrir un mélange de résultats incohérents qui ont donné lieu à des théories concurrentes.

    Une théorie populaire propose que l'hippocampe n'est critique que pour les souvenirs récents, mais pas pour les plus anciens. Au fil du temps, l'hippocampe apprend au cerveau environnant et au cortex à représenter un souvenir. Au fur et à mesure que la mémoire mûrit, l'hippocampe l'expulse pour résider indépendamment dans le cortex. Si vous perdiez votre hippocampe aujourd'hui, vous pourriez encore vous souvenir de vos vacances d'enfance en Floride, mais le souvenir du dîner du week-end dernier serait perdu. C'est le schéma exact que les scientifiques ont observé chez de nombreux patients, y compris le célèbre amnésique H.M. Après une intervention chirurgicale pour retirer une grande partie de son hippocampe, H.M. pouvait se rappeler de très vieux souvenirs, mais ne pouvait plus créer de nouveaux souvenirs ou se souvenir des années qui avaient précédé son opération.

    Mais les chercheurs ont vu d'autres patients atteints de lésions hippocampiques qui ont des déficits de mémoire s'étendant sur la majeure partie de leur vie. Une théorie alternative explique ces écarts en proposant que l'hippocampe stocke sélectivement un type de mémoire &ndash &ldquoepisodic&rdquo &ndash tandis que le cortex environnant stocke un autre &ndash &ldquosemantic.&rdquo Les mémoires épisodiques sont généralement riches en détails sur nos expériences passées, alors que les mémoires sémantiques sont basées sur des données impersonnelles. , connaissance factuelle. À mesure qu'une mémoire vieillit, propose le modèle, elle est copiée de nombreuses fois à la fois dans l'hippocampe et le cortex. Toutes ces copies corticales génèrent une nouvelle mémoire sémantique, ne représentant que l'essentiel ou les faits clés de l'expérience, sans tous ses détails épisodiques élaborés. Curieusement, cette théorie est également soutenue par des patients qui présentent des problèmes de mémoire en fonction de la taper de mémoire, plutôt que son âge. Sans hippocampe, ces patients ne pourraient pas se souvenir de la vivre de leur voyage d'enfance en Floride &ndash un souvenir épisodique &ndash mais pouvait se souvenir du fait qu'ils ont visité la Floride &ndash une mémoire sémantique.

    Les deux théories ont des camps de fervents défenseurs, s'appuyant sur des cas d'amnésie particuliers que seul leur modèle peut expliquer. Mais comme aucune des deux théories n'assemble parfaitement toutes les pièces du puzzle, le domaine est entré dans une impasse.

    Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont mis au point une nouvelle théorie qui pourrait bien régler une partie de cette controverse. Leur explication repose sur le postulat que les souvenirs se transforment à chaque fois que nous les revisitons. Selon cette théorie, un souvenir est d'abord codé par l'activité coordonnée des neurones de l'hippocampe et du cortex. L'hippocampe agit en tant que directeur du cerveau, indiquant au cortex quels neurones particuliers activer. Chaque fois que nous rappelons cette mémoire, un ensemble de neurones similaires, mais non identiques, est activé. Les neurones fréquemment activés font partie de la trace mnésique permanente dans le cortex, tandis que les neurones rarement activés sont perdus. Chaque réactivation ré-encode la mémoire et, selon les neurones corticaux engagés, peut renforcer, affaiblir ou mettre à jour des caractéristiques particulières de la mémoire.

    En apparence, ce nouveau modèle ressemble beaucoup aux précédents. Mais il brise l'impasse de longue date en proposant que ce que nous faisons avec un souvenir, plutôt que son âge ou son type, détermine où il est stocké dans le cerveau. Alors que les théories concurrentes discutaient de la nécessité de l'hippocampe uniquement pour les souvenirs récents ou les souvenirs épisodiques, le nouveau modèle suggère que ce qui compte vraiment, c'est la fréquence à laquelle vous revisitez le souvenir. Lorsqu'un souvenir est souvent rappelé, il sera plus rapidement stocké dans le cortex, deviendra moins épisodique et deviendra indépendant de l'hippocampe. Mais une mémoire rarement revisitée restera dépendante de l'hippocampe. Des souvenirs plus anciens peuvent être rappelés plus souvent, mais la relation est parfaite. Cela expliquerait pourquoi une altération de la mémoire amnésique remonte à quarante ans, tandis qu'une autre ne s'étend qu'à dix ans.

    La théorie rend également bien compte de notre sens subjectif de la façon dont nos souvenirs changent au fil du temps, à savoir comment l'hippocampe et le cortex collaborent pour s'estomper ou déformer progressivement nos souvenirs. Dites que vous vous souvenez de ces vacances à la plage chaque été. A chaque réactivation de la mémoire, certaines fonctionnalités sont renforcées tandis que d'autres disparaissent, expliquant pourquoi la mémoire semble devenir floue avec le temps. Et plus on perd de détails, moins le souvenir devient "épisodique" et plus "quasémantique", ce qui explique le sentiment de détachement personnel souvent associé à des souvenirs très anciens. Chaque fois que vous repensez à vos vacances en Floride, vous réencodez moins de détails, ce qui rend le souvenir moins vivant aujourd'hui qu'il ne l'était il y a des décennies. Aujourd'hui, vous vous souviendrez peut-être encore de votre maillot de bain bleu à rayures même si l'odeur de l'air marin s'est perdue.

    Chaque voyage mental de retour en Floride n'est pas seulement l'occasion de renforcer ou d'affaiblir la mémoire, mais aussi d'incorporer des friandises fictives. Vous aviez l'habitude d'être sûr que les vacances étaient à Fort Lauderdale, mais votre sœur parle toujours du voyage amusant en famille à Miami. Chaque fois que vous vous souvenez ensemble, le souvenir de Fort Lauderdale est réactivé, tout comme une représentation concurrente de Miami. La prochaine fois que vous pensez aux vacances, les représentations de Fort Lauderdale et de Miami entrent en conflit, provoquant une incertitude quant à l'endroit où vous êtes réellement allé. Rappelez-vous assez la plage de Miami et voila&grave, un faux souvenir est né !

    Les souvenirs s'estompent et se transforment en vieillissant. Cette nouvelle théorie intrigante suggère que ces changements ont moins à voir avec l'âge ou le contenu d'un souvenir, et plus avec ce que nous faire avec ce souvenir. Changer le passé pourrait bien être plus facile que nous le pensions. Il y a de fortes chances que vous le fassiez à chaque fois que vous vous en souvenez.


    Comment la neurogenèse hippocampique adulte est-elle régulée ?

    Le développement d'une interprétation fonctionnelle de la neurogenèse hippocampique adulte chez les mammifères semblait plus complexe. Les premiers travaux de Gould ont souligné une suppression de la neurogenèse adulte résultant d'un stress chronique et sévère et des médiateurs d'une réaction de stress tels que l'activation des récepteurs NMDA et les glucocorticoïdes. Cette explication impliquait-elle que, dans des conditions normales, la neurogenèse hippocampique adulte contribue à la fonction hippocampique ? La fin des années 1990 a apporté une multitude d'études montrant les effets de nombreuses manipulations sur la neurogenèse hippocampique adulte. Bien qu'aucune théorie concluante de la régulation de la neurogenèse hippocampique adulte n'ait émergé de cette recherche, il est devenu évident que la neurogenèse adulte réagit à un large éventail de stimuli avec une grande sensibilité mais une faible spécificité.

    Une solution à cette énigme réside dans la définition de neurogenèse. La génération d'un nouveau neurone à partir d'une cellule souche ou progénitrice neuronale implique une série d'étapes de développement. Ce qui semble parfois être un effet sur la neurogenèse est souvent un impact sur la prolifération cellulaire dans lequel il n'y a aucune certitude d'un changement détectable du nombre de nouveaux neurones matures à un moment ultérieur. La régulation de la neurogenèse adulte, cependant, se produit à plusieurs niveaux du développement neuronal, y compris la prolifération cellulaire. La prolifération des cellules progénitrices pourrait représenter une partie plutôt non spécifique de cette régulation et peut être influencée par de nombreux facteurs différents.

    Les stimuli d'apprentissage et l'expérience, cependant, n'influencent apparemment pas la prolifération des cellules progénitrices dans le gyrus denté mais exercent un effet favorisant la survie sur la descendance des cellules en division. Les animaux qui vivent dans un soi-disant « environnement enrichi » (par exemple, une cage offrant beaucoup plus de stimulation sensorielle, physique et sociale que le logement ordinaire dans les laboratoires) ont une augmentation nette de la neurogenèse. Cette augmentation n'a pas montré de corrélation obligatoire avec des changements dans la prolifération cellulaire, mais était due à un effet favorisant la survie sur la descendance des cellules en division. Chez les souris âgées, aucun effet sur le nombre total de cellules survivantes n'était détectable, mais un changement phénotypique parmi ces cellules s'est produit vers davantage de nouveaux neurones et au détriment de nouvelles cellules gliales.

    L'activité physique améliore la neurogenèse adulte. En plus de fournir un indice de liens potentiels entre l'activité physique et mentale et la santé, cette découverte suggère que la participation active, contrairement à l'exposition passive à des stimuli sensoriels, pourrait affecter la neurogenèse adulte. Cette découverte concorde avec les théories de l'apprentissage psychologique qui mettent également l'accent sur l'exploration et la poursuite actives. Ensemble, ces résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle, en réponse à la demande fonctionnelle, de nouveaux neurones peuvent être recrutés dans les circuits neuronaux de l'hippocampe. La machinerie cellulaire nécessaire pour atteindre cet objectif va bien au-delà d'un effet mitogène non spécifique sur les cellules progénitrices du gyrus denté.


    L'agression provoque la génération de nouvelles cellules nerveuses dans le cerveau

    Un groupe de neurobiologistes de Russie et des États-Unis, dont Dmitry Smagin, Tatyana Michurina et Grigori Enikolopov de l'Institut de physique et de technologie de Moscou (MIPT), a prouvé expérimentalement que l'agression a une influence sur la production de nouvelles cellules nerveuses dans le cerveau. Les scientifiques ont mené une série d'expériences sur des souris mâles et ont publié leurs découvertes dans la revue Frontières en neurosciences.

    Des chercheurs de l'Institut de cytologie et de génétique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie (ICG SB RAS), du MIPT, du Cold Spring Harbor Laboratory et de la Stony Brook University and School of Medicine ont étudié les changements survenus dans le cerveau de souris démontrant comportement agressif, qui attaquait d'autres souris et gagnait les combats. Après une victoire, ces souris sont devenues encore plus agressives et de nouveaux neurones sont apparus dans leur hippocampe - l'une des structures clés du cerveau en plus de cela, chez les souris qui ont été autorisées à continuer à se battre, certains changements ont été observés dans l'activité de leurs cellules nerveuses. Les scientifiques espèrent que les nouvelles informations sur les bases neurobiologiques de l'agression aideront non seulement à comprendre ce phénomène important, mais encourageront également la recherche dans d'autres domaines et même aideront à trouver les causes de l'autisme et d'autres troubles similaires chez l'homme.

    Afin d'expliquer exactement comment l'agression affecte la formation de nouveaux neurones, comment elle modifie le fonctionnement du cerveau et ce que l'autisme a à voir avec tout cela, nous devons examiner attentivement divers aspects de l'étude récemment publiée.

    "Une fois de plus, je suis étonné de voir à quel point les éléments de base qui composent un comportement complexe sont similaires dans différents organismes et il est vraiment fascinant de voir comment ils peuvent être combinés avec d'autres blocs pour créer une énorme variété de réactions comportementales chez les animaux et les humains", #8221 a déclaré Grigori Enikolopov, chef du laboratoire des cellules souches cérébrales du MIPT et auteur correspondant de l'étude.

    C'est ainsi que l'expérience elle-même a été menée : des paires de souris mâles ont été placées dans une cage coupée en deux par une cloison. La cloison permettait aux animaux de se voir, de s'entendre et de se sentir, mais ne permettait pas le contact physique. Chaque jour, en début d'après-midi, la cloison est enlevée et les observations commencent : normalement, les bagarres ne tardent pas à éclater. Après deux ou trois rencontres, le vainqueur était établi et était ensuite (au bout de trois minutes, ou parfois moins pour éviter des blessures au mâle vaincu) à nouveau séparé de son voisin. Après avoir répété le processus pendant trois jours consécutifs, les scientifiques ont changé les souris dans les cages, plaçant au hasard les mâles vaincus avec un nouveau voisin (mais, surtout, chaque fois qu'un mâle vaincu était placé dans la même cage qu'un autre mâle gagnant) . Dans un groupe, après trois semaines de ces rotations, les gagnants ont été empêchés d'entrer en confrontation, et dans un autre groupe, les souris ont continué à se battre entre elles.

    En rapportDes postes

    Comment le cerveau d'une nouvelle mère réagit aux émotions de son bébé prédit la dépression et l'anxiété post-partum

    Écouter de la musique pourrait-il vous ralentir au travail ou à l'école ?

    Les scientifiques ont également mené une série de tests pour démontrer l'effet de l'agressivité non pas sur le cerveau, mais sur le comportement. Par exemple, les souris ont été placées dans un labyrinthe en forme de croix (plus-labyrinthe) où un couloir était fermé et l'autre était un espace ouvert. Plus les souris préféraient passer du temps dans l'espace sombre et fermé, plus leur comportement pouvait être décrit comme « éviter les risques ».

    Les souris ont été placées dans une cage avec une cloison transparente et un autre mâle de l'autre côté. Plus les souris passaient de temps près de la barrière, plus le niveau d'agressivité potentielle était élevé. Cette interprétation est cohérente avec le fait que les animaux actifs de l'étude ont tendance à attaquer leurs partenaires si l'occasion se présente (des tests ont également été effectués pour le prouver).

    La ligne est un concept plus rigoureux que “species”. Une lignée est l'ensemble des souris produites par la consanguinité de la progéniture d'une paire de souris avec le même génotype. La ligne C57BL est l'une des plus courantes. Et accessoirement, BL signifie noir –, donc les souris de laboratoire ne sont généralement pas blanches !

    Tous les tests ont montré que les hommes ayant une expérience gagnante dans un certain nombre de combats affichent une attitude plus "effrontée" : ils s'approchent plus souvent de la cloison transparente et lancent une attaque sur leurs adversaires plus rapidement. Si les souris ont été privées de combat pendant un certain temps avant le test, elles sont devenues encore plus agressives : la latence à la première attaque était presque trois fois moindre, et les combats eux-mêmes ont duré plus longtemps. Mais ce qui est particulièrement intéressant, c'est qu'en même temps, leur niveau d'anxiété augmentait. Un homme qui a réussi à arracher des mèches de poils du dos d'une souris plus faible préfère éviter les espaces ouverts, préférant s'asseoir dans le noir autant que possible. !

    Des souris de lignées différentes peuvent même présenter un comportement différent lors des combats. Lors d'une confrontation, les souris C57BL arrachent normalement des mèches de cheveux du dos de leur adversaire. Les combats sont rarement mortels, mais des cas de cela ont été connus pour se produire.

    Les méthodes utilisées dans les expériences n'ont pas été choisies au hasard. Natalia Kudryavtseva, l'une des auteurs de l'étude (responsable du secteur de la neurogénétique du comportement social à l'ICG SB RAS), est une chef de file internationalement reconnue dans l'étude des bases biologiques de l'agressivité, ainsi que du modèle comportemental et de la méthode d'étude de l'agressivité chez souris a été développé sur une période de plusieurs décennies.

    L'étude de l'agression dans le contexte du fonctionnement du cerveau au niveau des cellules individuelles a été rendue possible grâce aux progrès réalisés en neurosciences au cours des dernières décennies. Trois affirmations sont maintenant considérées comme prouvées de manière fiable :

        – Notre comportement et le comportement des animaux ont une influence sur le fonctionnement du cerveau et peuvent provoquer des changements à long terme

      – Contrairement à l'opinion précédemment acceptée, de nouveaux neurones peuvent être générés dans un cerveau mature et ce processus joue un rôle clé dans l'apprentissage

      – Afin d'initier des changements à long terme au niveau cellulaire, les cellules doivent activer certains gènes et supprimer l'activité d'autres.

      Malgré le fait que l'ADN soit le même dans toutes les cellules, différentes sections (différents gènes) ont un statut différent. Si l'ADN est modifié chimiquement ou si les protéines qui se combinent avec l'ADN pour former des chromosomes sont modifiées, il n'est plus possible de lire les informations du gène et de synthétiser les molécules codées par ce gène. La cellule arrête la production de protéines inutiles, par ex. un neurone ne synthétise pas les fibres musculaires nécessaires aux myocytes, cellules du tissu musculaire. En contrôlant l'activité des gènes, les neurones peuvent également se reconstruire, et l'activation de cellules souches dans le cerveau peut conduire à la génération de nouvelles cellules nerveuses afin de construire les réseaux de neurones qui jouent un rôle essentiel dans la mémoire par exemple.

      Des études dans le domaine de la neurobiologie de la mémoire, qui ont été menées pour la première fois au milieu du 20e siècle, ont montré qu'apprendre ou même simplement rencontrer quelque chose de nouveau déclenche une série de changements moléculaires dans les neurones et certains gènes, que les scientifiques appellent les gènes précoces immédiats (IEG) sont activés pour produire des transformations à long terme dans le cerveau. Si un échantillon test du cerveau d'un animal est prélevé peu de temps après une expérience d'apprentissage et combiné à des étiquettes spéciales de la protéine codée par c-fos, les scientifiques sont en mesure d'observer les changements déclenchés par l'expérience. C'est exactement ce que les auteurs de l'article ont fait pour retracer les effets de l'agression au niveau cellulaire. La surveillance des niveaux de c-fos est l'une des méthodes standard pour rechercher activement des changements dans les cellules nerveuses.

      Neurosciences - l'étude du cerveau nécessite souvent des connaissances dans des domaines inattendus, tels que l'optique, la théorie des jeux, l'économie ou la sociologie. Les compétences pratiques employées par les neuroscientifiques incluent souvent la capacité de manipuler, de programmer et de contrôler les rats et de faire des calculs statistiques. C'est pourquoi ce domaine interdisciplinaire a été classé séparément par les scientifiques britanniques et américains en tant que neurosciences.

      Où? L'hippocampe et l'amygdale

      La simple observation de neurones individuels, ou même de groupes de neurones, ne donne pas une image complète. L'emplacement des cellules doit être pris en compte. L'activité des neurones dans différentes régions du cerveau peut varier considérablement, car ces régions remplissent des fonctions différentes.

      Dans cette étude particulière, les scientifiques ont examiné l'hippocampe et l'amygdale. On dit souvent que l'amygdale est associée aux émotions, et l'hippocampe à la mémoire, et c'est généralement vrai, mais il faut préciser que malgré cela, la mémoire n'est pas localisée dans l'hippocampe, et pour ressentir des émotions même les souris ont besoin plus que l'amygdale.

      De nombreuses structures dans le cerveau n'exécutent pas réellement une fonction spécifique, de la même manière que dans les ordinateurs, un processeur ou une puce RAM sont utilisés pour une grande variété de tâches : il n'y a pas de composants individuels qui ne sont utilisés que pour les jeux, ou uniquement pour programmes de bureau. L'hippocampe est utilisé dans la formation de la mémoire à long terme et dans la navigation dans les labyrinthes et l'amygdale est responsable de la peur, de l'agressivité et aussi de l'anxiété. Un certain nombre d'études impliquant des personnes ont même montré que l'amygdale est liée à l'alcoolisme, ainsi qu'à des opinions politiques. Cette longue liste est facile à expliquer si l'on tient compte du fait que les souvenirs eux-mêmes se présentent sous différentes formes : une « carte mentale » d'une zone, la capacité de s'équilibrer en faisant du vélo et une expérience traumatisante sont tous stockés différemment. dans le cerveau.

      L'amygdale est impliquée dans la mémoire des stimuli désagréables - c'est la raison pour laquelle une souris se fige lorsqu'elle est placée dans une cage où lors d'une précédente occasion le sol a été électrifié. L'hippocampe est également lié à la mémoire, mais, comme démontré dans les années 1950 dans le cas du patient H.M. qui a subi une opération infructueuse, il stocke des informations sur des événements entièrement conscients. Henry Molaison (plus connu sous le nom de H.M.), qui s'est fait retirer l'hippocampe en raison d'une grave épilepsie, a commencé à oublier des choses qui lui étaient arrivées il y a quelques minutes seulement ! Cependant, il a développé une capacité à résoudre certaines énigmes, bien que chaque fois qu'il les faisait, il était certain qu'il ne les avait jamais vues auparavant.

      Une cage avec un sol électrifié est une méthode standard de formation de mémoire. Nous aimerions noter qu'un représentant du bureau de presse du MIPT a personnellement vécu un environnement similaire et a confirmé qu'il ne s'agissait pas d'un choc électrique grave, mais d'une sensation tout à fait tolérable, bien que légèrement inconfortable. La meilleure façon de le décrire serait de dire que c'était comme si le sol était soudainement devenu un tapis de massage des pieds en caoutchouc.

      La comparaison de l'activité de l'amygdale et de l'hippocampe a permis aux scientifiques de retracer l'influence de l'expérience d'agression sur deux structures clés à la fois. Des preuves antérieures suggèrent que chez les souris agressives et socialement actives, davantage de nouveaux neurones sont produits dans l'hippocampe, et dans des lignées de souris spécialement élevées avec un comportement agressif accru, le niveau de neurogenèse est également plus élevé que ceux qui ont été sélectionnés sur la base d'une agression réduite. .

      Dans cette expérience, les scientifiques ont découvert qu'avec des combats répétés, le niveau de la protéine c-fos augmente dans l'hippocampe, mais diminue dans l'amygdale. Et si la souris est empêchée d'être impliquée dans d'autres combats, ces changements ne se produisent pas dans la fonction des premiers gènes immédiats, bien que de nouveaux neurones se développent encore. Les chercheurs ont également mené un certain nombre de tests et d'expériences supplémentaires pour interpréter les observations faites.

      La neurogenèse est le processus par lequel les neurones sont générés. Il est intéressant de noter qu'il n'a pas encore été possible de voir ce processus dans toutes les régions du cerveau, cependant dans le gyrus denté de l'hippocampe, la neurogenèse a été prouvée de manière fiable.

      En termes relatifs, l'effet variait d'environ dix pour cent au double de la quantité de nouveaux neurones et pour les quatre lignées de souris utilisées dans les expériences, l'effet était statistiquement significatif. Cela signifie qu'il est peu probable qu'il s'agisse d'une coïncidence obtenir un tel résultat exclusivement en raison des différences individuelles des animaux a un niveau de probabilité très faible (pas plus de quelques pour cent).

      La nouvelle publication confirme une théorie précédente selon laquelle les souris habituées à se battre se comportent non seulement différemment, mais leur cerveau commence à fonctionner d'une manière différente. Le nombre de nouvelles cellules de l'hippocampe augmente, et si les souris sont autorisées à continuer à se battre, l'activité des cellules existantes change également. Les nouvelles cellules semblent être l'un des mécanismes clés de l'augmentation de l'agressivité et, peut-être aussi, de l'anxiété - même si les scientifiques n'en sont pas encore certains : la réputation gagnante d'une souris agressive et dominante aurait presque certainement besoin d'être renforcée. par de nouveaux combats, mais ce n'est pas quelque chose qui aidera à réduire l'anxiété.

      Par rapport aux données précédentes, les nouveaux résultats sont légèrement déroutants dans certains domaines. Il a déjà été démontré qu'une anxiété accrue s'accompagne normalement d'une réduction de la neurogenèse, mais dans ce cas, c'est l'inverse : les hommes avec plus de nouveaux neurones dans l'hippocampe préfèrent éviter de sortir dans des zones ouvertes et éclairées. Il se pourrait qu'une victoire produise un effet opposé à l'effet de l'anxiété, il se pourrait aussi que les chercheurs soient tombés sur un nouveau phénomène : des tests supplémentaires seront nécessaires pour découvrir la vérité.

      Cependant, la conclusion concernant l'activité des cellules de l'amygdale n'est pas seulement intéressante dans le contexte des principes fondamentaux du comportement chez la souris. Les scientifiques notent que chez l'homme également l'amygdale est impliquée dans un certain nombre de processus pathologiques, y compris la formation de l'autisme. Anxiété accrue, comportement répétitif stéréotypé, capacité réduite à communiquer avec les autres, ces symptômes ont été observés chez les souris des expériences décrites ci-dessus et sont partiellement similaires aux symptômes de l'autisme. C'est peut-être un lien qui mènera à terme à des progrès non seulement pour les scientifiques, mais aussi pour les médecins.


      Une nouvelle théorie sur la façon dont les souvenirs sont stockés dans le cerveau

      Les recherches de l'Université du Kent ont conduit au développement de la théorie MeshCODE, une nouvelle théorie révolutionnaire pour comprendre le fonctionnement du cerveau et de la mémoire. Cette découverte pourrait être le début d'une nouvelle compréhension de la fonction cérébrale et du traitement de maladies cérébrales telles que la maladie d'Alzheimer.

      Dans un article publié par Frontières en neurosciences moléculaires, le Dr Ben Goult de la Kent's School of Biosciences décrit comment sa nouvelle théorie considère le cerveau comme un superordinateur organique exécutant un code binaire complexe avec des cellules neuronales fonctionnant comme un ordinateur mécanique. Il explique comment un vaste réseau de molécules de mémoire stockant des informations fonctionnant comme des commutateurs est intégré dans chaque synapse du cerveau, représentant un code binaire complexe. Cela identifie un emplacement physique pour le stockage des données dans le cerveau et suggère que les souvenirs sont écrits sous la forme de molécules dans les échafaudages synaptiques.

      La théorie est basée sur la découverte de molécules protéiques, connues sous le nom de taline, contenant des domaines « de type commutateur » qui changent de forme en réponse aux pressions exercées par la force mécanique par la cellule. Ces commutateurs ont deux états stables, 0 et 1, et ce modèle d'informations binaires stockées dans chaque molécule dépend de l'entrée précédente, similaire à la fonction Enregistrer l'historique dans un ordinateur. Les informations stockées dans ce format binaire peuvent être mises à jour par de petits changements de force générés par le cytosquelette de la cellule.

      Dans le cerveau, la signalisation électrochimique entre des milliards de neurones se produit entre les synapses, dont chacune contient un échafaudage des molécules de taline. Une fois supposée structurelle, cette recherche suggère que le maillage des protéines talines représente en réalité un ensemble de commutateurs binaires ayant le potentiel de stocker des informations et de coder la mémoire.

      Ce codage mécanique fonctionnerait en continu dans chaque neurone et s'étendrait à toutes les cellules, équivalant finalement à un code machine coordonnant l'organisme entier. Dès la naissance, les expériences de vie et les conditions environnementales d'un animal pourraient être inscrites dans ce code, créant une représentation mathématique constamment mise à jour de sa vie unique.

      Le Dr Goult, lecteur en biochimie, a déclaré : « Cette recherche montre qu'à bien des égards, le cerveau ressemble aux premiers ordinateurs mécaniques de Charles Babbage et de son moteur analytique. Ici, le cytosquelette sert de leviers et d'engrenages qui coordonnent le calcul dans la cellule en réponse à la signalisation chimique et électrique. Comme ces premiers modèles de calcul, cette découverte pourrait être le début d'une nouvelle compréhension de la fonction cérébrale et du traitement des maladies du cerveau.'


      Comment les souvenirs sont-ils stockés dans le cerveau ?

      Parce que les souvenirs sous-tendent tellement notre riche vie en tant qu'humains que notre capacité à apprendre, à raconter des histoires, même à se reconnaître, il est troublant de penser que tout dépend de la masse de chair et de glu entre nos oreilles.

      Les chercheurs ont pu retracer la mémoire jusqu'au niveau structurel et même moléculaire ces dernières années, montrant que les souvenirs sont stockés dans de nombreuses structures cérébrales dans les connexions entre les neurones, et peuvent même dépendre d'une seule molécule pour leur stabilité à long terme.

      Comment ça fonctionne

      Le cerveau stocke les souvenirs de deux manières. Selon l'Université McGill et l'Institut canadien des neurosciences, de la santé mentale et des toxicomanies, les souvenirs à court terme comme un éventuel coup d'échecs ou un numéro de chambre d'hôtel sont traités à l'avant du cerveau dans une zone très développée appelée lobe préfrontal. .

      Le souvenir à court terme se traduit par une mémoire à long terme dans l'hippocampe, une zone du cerveau plus profond. Selon McGills, l'hippocampe prend des souvenirs simultanés de différentes régions sensorielles du cerveau et les connecte en un seul « épisode » de mémoire, par exemple, vous pouvez avoir un souvenir d'un dîner plutôt que plusieurs souvenirs séparés de l'apparence de la fête, sonnait et sentait.

      Selon McGill, comme les souvenirs sont joués à travers l'hippocampe, les connexions entre les neurones associés à un souvenir finissent par devenir une combinaison fixe, de sorte que si vous entendez un morceau de musique par exemple, vous êtes susceptible d'être inondé d'autres souvenirs auxquels vous vous associez. un certain épisode où vous avez entendu cette même musique.

      Images du cerveau

      Dans un scanner cérébral, les scientifiques voient ces différentes régions du cerveau s'illuminer lorsque quelqu'un se souvient d'un épisode de mémoire, démontrant comment les souvenirs représentent un indice de ces différentes sensations et pensées enregistrées.

      L'hippocampe aide à solidifier le modèle de connexions qui forment une mémoire, mais la mémoire elle-même dépend de la solidité des connexions entre les cellules cérébrales individuelles, selon des recherches de McGill et de l'Université de New York.

      À leur tour, les cellules du cerveau dépendent des protéines et d'autres produits chimiques pour maintenir leurs connexions les unes avec les autres et pour communiquer entre elles. Des scientifiques de NYU, du Medical College of Georgia et d'ailleurs ont montré avec des expériences sur des animaux que le retrait ou la modification d'un seul produit chimique ou d'une seule molécule peut empêcher la formation de souvenirs, voire détruire des souvenirs qui existent déjà.

      tu as une question? Envoyez-le par courriel à Life's Little Mysteries et nous essaierons d'y répondre. En raison du volume de questions, nous ne pouvons malheureusement pas répondre individuellement, mais nous publierons les réponses aux questions les plus intrigantes, alors revenez bientôt.


      Mémoire à court terme - comme écrire votre nom avec un cierge magique

      Nous avons tous entendu parler de la mémoire à court et à long terme. Alors que les gens ont tendance à utiliser l'expression «mémoire à court terme» pour faire référence à notre rappel de choses qui se sont produites récemment - au cours de la dernière heure ou du dernier jour - techniquement parlant, c'est en fait beaucoup plus fugace. La mémoire à court terme dure généralement entre 15 et 30 secondes : c'est un peu comme écrire son nom en l'air avec un cierge magique. Tout souvenir qui peut être rappelé après ce laps de temps est un souvenir à long terme.

      En termes informatiques, la mémoire à court terme est comme la RAM - elle contient les informations avec lesquelles nous travaillons actuellement ou que nous utilisons pour des tâches cognitives (réflexion). Il peut s'agir de nouvelles informations délivrées par nos sens, par exemple, ou d'anciennes informations extraites de la mémoire à long terme. Les neuroscientifiques théorisent que toute cette réflexion est soutenue par des modèles d'activité neuronale dans le cortex préfrontal (ce peu à l'avant de votre cerveau).


      Voir la vidéo: SLOVENIA. TEE UUSIA MUISTOJA. (Mai 2022).