Comprendre la formation et l'érosion de la mémoire

Pourquoi sommes-nous capables de nous souvenir du nom d’un ami d’enfance que nous n’avons pas vu depuis des décennies alors que nous oublions facilement le nom d'une personne que nous venons de rencontrer?

En d'autres termes, pourquoi certains souvenirs peuvent-ils être stables pendant des décennies, alors que d'autres s'estompent en quelques minutes?

Les axones relient les neurones du cerveau entre eux.

Photo : iStock

Des neurones synchronisés

Le biologiste Walter Gonzalez et ses collègues du CALTECH (California Institute of Technology) ont réussi à déterminer, à l’aide d’expériences menées sur des souris, que la mémoire forte et stable est régie par des groupes de neurones particuliers qui travaillent en synchronisation, ce qui mène à une redondance de l’information qui permet aux souvenirs de persister dans le temps.

Observer pour comprendre

L’équipe américaine a observé l'activité neurale de rongeurs lorsqu’ils exploraient un nouvel environnement.

Au cours de l’expérience, des souris ont été placées dans un enclos droit d'environ 1,5 m de long avec des murs blancs.

Des symboles marquaient différents endroits le long des murs. Par exemple, un signe en gras avait été placé près de l'extrémité à droite et une barre oblique près du centre.

De l'eau sucrée (une gâterie pour les souris) a été placée à chaque extrémité de la piste.

Les chercheurs ont mesuré l'activité de neurones spécifiques dans l’hippocampe (région du cerveau où de nouveaux souvenirs se forment et qui est connue pour coder des lieux) lorsqu’elles exploraient les lieux.

Au départ, lorsqu'elles ont été placées dans la piste, elles n'étaient pas certaines de ce qu'elles devaient faire. Elles déambulaient à gauche et à droite jusqu'à ce qu'elles tombent par hasard sur l'eau sucrée.

L’expérience a montré que ce sont des neurones simples qui étaient activés lorsque les souris remarquaient un symbole sur le mur. Mais au fil de multiples expériences avec la piste, les souris se sont familiarisées avec ces symboles et se sont souvenues de l'emplacement du sucre.

Ensuite, au fur et à mesure que les souris devenaient plus familières avec ce milieu, de plus en plus de neurones étaient activés lorsqu’elles voyaient les symboles apparaître sur le mur. Essentiellement, elles reconnaissaient où elles se trouvaient par rapport à chaque symbole.

Pour comprendre comment les souvenirs s'estompent avec le temps, l’équipe de recherche a ensuite réintroduit les souris dans le milieu après 20 jours.

Les rongeurs, dont la mémoire avait été encodée par un nombre plus élevé de neurones, se sont rapidement souvenus de la tâche.

Un neurone, des neurones

L’expérience montre que, même si certains neurones présentaient une activité différente, la mémoire des lieux était clairement observable lors de l'analyse de l'activité de grands groupes de neurones.

En d'autres termes, le recours à des groupes de neurones permet au cerveau des rongeurs, grâce à la redondance, de se rappeler des souvenirs même si certains des neurones originaux sont endommagés.

Imaginez que vous avez une histoire longue et compliquée à raconter. Afin de mémoriser cette blague, vous pourriez la raconter à cinq de vos amis, puis vous réunir de temps en temps avec eux pour raconter l'histoire et vous aider les uns les autres à combler les lacunes d'un individu.

De plus, chaque fois que vous racontez l'histoire, vous pourriez amener de nouveaux amis pour apprendre et ainsi aider à la préserver et renforcer la mémoire. De la même façon, vos propres neurones s'entraident pour encoder des souvenirs qui persisteront dans le temps, ajoute M. Gonzalez.

Une capacité essentielle

La mémoire est un aspect fondamental du comportement humain si bien qu’un mauvais fonctionnement peut avoir de graves répercussions dans la vie quotidienne.

S’il est vrai que les pertes de mémoire liées au vieillissement normal peuvent constituer un certain handicap pour les personnes âgées, celles qui sont causées par des maladies, telles que l’alzheimer, peuvent avoir des conséquences encore plus graves.

Les présents résultats laissent à penser que les souvenirs s'estompent plus rapidement en vieillissant, parce que la mémoire est codée par moins de neurones. Ainsi, si l'un de ces neurones tombe en panne, la mémoire se perd.

Sauvegarder la mémoire

L'étude suggère aussi que la conception de traitements pourrait un jour stimuler le recrutement d'un plus grand nombre de neurones pour coder un souvenir, ce qui pourrait aider à prévenir la perte de mémoire.

Ces travaux pourraient aussi aider à comprendre comment la mémoire peut être affectée par une lésion cérébrale, comme un accident vasculaire cérébral.

« Depuis des années, les gens savent que plus on pratique une action, plus on a de chances de s'en souvenir plus tard », affirme Carlos Lois, professeur au CALTECH.

Nous pensons que c'est très probable, parce que plus vous pratiquez une action, plus le nombre de neurones qui codent l'action est élevé.

Jusqu'à présent, les théories sur l’entreposage de la mémoire postulaient que la capacité à rendre une mémoire plus stable nécessitait le renforcement des connexions à un neurone individuel.

Nos résultats suggèrent qu'augmenter le nombre de neurones qui encodent la même mémoire permet à la mémoire de persister plus longtemps.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais).