Des chercheurs américains, dont les travaux sont publiés en mars 2022 dans la revue Nature Neuroscience, ont identifié des mécanismes par lesquels le cerveau enregistre les souvenirs et permet de les récupérer.

Alors que l'expérience humaine se produit en continu, la recherche en psychologie et en neuroscience suggère que les souvenirs sont divisés par le cerveau en événements distincts.

L'hypothèse est que des démarcations cognitives segmentent l'expérience et structurent la mémoire, mais la manière dont cela se produit n'est pas claire.

« L'une des raisons pour lesquelles nous ne pouvons pas offrir une aide significative aux personnes qui souffrent d'un trouble de la mémoire est que nous n'en savons pas assez sur le fonctionnement du système de mémoire », souligne Ueli Rutishauser, professeur de neurochirurgie et de neurologie au Cedars-Sinai.

Afin d'étudier le processus de formation des souvenirs, Rutishauser et ses collègues ont travaillé avec 19 patients souffrant d'épilepsie résistante aux médicaments.

Des électrodes ont été insérées chirurgicalement dans leur cerveau afin de localiser le foyer de leurs crises d'épilepsie, ce qui a permis aux chercheurs d'enregistrer l'activité de neurones individuels (dans le lobe temporal médian) pendant que les participants regardaient des séquences de films et formaient ainsi des souvenirs.

L'activité de neurones était par la suite mesurée lorsque les participants récupéraient les souvenirs pour répondre à des questions des chercheurs.

Bien que les délimitations cognitives qui séparent les expériences de la vie quotidienne en segments soient nuancées, les chercheurs se sont concentrés, pour les fins de la recherche, sur des délimitations « strictes » et « douces ».

« Un exemple de délimitation souple serait une scène dans laquelle deux personnes marchent dans un couloir et parlent, et dans la scène suivante, une troisième personne les rejoint, mais cela fait toujours partie du même récit global », explique le chercheur.

Dans le cas d'une délimitation stricte, une deuxième scène peut impliquer des personnes complètement différentes dans une voiture. « La différence entre les délimitations strictes et les souples réside dans l'ampleur de la déviation par rapport au récit en cours ». « S'agit-il d'une histoire totalement différente, ou d'une nouvelle scène de la même histoire ? »

Lorsque les participants regardaient les séquences de films, les chercheurs ont observé que certains neurones du cerveau, qu'ils ont appelé « cellules de délimitation », augmentaient leur activité après les délimitations strictes et douces. Un autre groupe de neurones, qu'ils ont appelé « cellules d'événement », augmentait son activité uniquement en réponse à des limites strictes, mais pas à des limites souples.

Rutishauser et ses collègues ont émis l'hypothèse que les pics d'activité des cellules de délimitation et d'événement - qui sont les plus élevés après des délimitations strictes, lorsque les deux types de cellules s'activent - mettent le cerveau dans l'état approprié pour initier un nouveau souvenir.

« Une réponse de délimitation est un peu comme la création d'un nouveau dossier sur votre ordinateur », explique Rutishauser. « Vous pouvez alors y déposer des fichiers. Et lorsqu'une autre délimitation se présente, vous fermez le premier dossier et en créez un autre. »

Pour retrouver des souvenirs, le cerveau utilise les pics d'activité de délimitation comme « ancres pour le voyage dans le temps mental ».

« Lorsque vous essayez de vous souvenir de quelque chose, cela entraîne des influx électriques dans des cellules cérébrales. Le système de mémoire compare alors ce schéma d'activité à tous les pics d'influx précédents qui se sont produits peu après les délimitations. S'il en trouve un qui est similaire, il ouvre ce dossier. Vous revenez quelques secondes en arrière de ce moment-là, et les choses qui se sont produites à ce moment-là deviennent plus claires. »

Pour vérifier leur théorie, les chercheurs ont soumis les participants à deux tests de mémoire.

Ils leur ont d'abord montré des images fixes et leur ont demandé s'ils les avaient vues dans les extraits de films qu'ils avaient visionnés. Les participants étaient plus susceptibles de se souvenir des images qui suivaient de près une délimitation stricte ou souple, lorsqu'un nouveau « dossier de mémoire » aurait été créé.

Les chercheurs ont également montré aux participants des paires d'images provenant de séquences de films qu'ils avaient visionnées et leur ont demandé laquelle des images était apparue en premier. Les participants ont eu des difficultés à se souvenir de l'ordre correct des images apparaissant de part et d'autre d'une délimitation stricte, peut-être parce que le cerveau avait segmenté ces images dans des dossiers de mémoire distincts.

Rutishauser et son équipe ont également noté que lorsque les cellules d'événement se déclenchaient en même temps que l'un des rythmes internes du cerveau, le rythme thêta - un modèle répétitif d'activité lié à l'apprentissage et à la mémoire - les participants étaient mieux à même de se souvenir de l'ordre des images qu'ils avaient vues. Il s'agit d'une nouvelle donnée importante car elle montre que la stimulation cérébrale profonde qui ajuste les rythmes thêta pourrait s'avérer thérapeutique pour les troubles de la mémoire.

Les rythmes thêta sont considérés comme la « colle temporelle » de la mémoire épisodique, souligne Jie Zheng, premier auteur de l'étude. « Nous pensons que le déclenchement des cellules d'événement en synchronisation avec le rythme thêta établit des liens temporels entre les différents dossiers de mémoire. »

« Nous montrons ici que les neurones réagissent aux délimitations cognitives abstraites entre différents épisodes », concluent les chercheurs. « Les changements d'état neuronal induits par les limites pendant l'encodage prédisent la précision de la reconnaissance ultérieure, mais altèrent la mémoire de l'ordre des événements, reflétant un compromis comportemental fondamental entre le contenu et la mémoire temporelle. »

Les thérapies améliorant la segmentation des événements pourraient aider les patients souffrant de troubles de la mémoire, estime le chercheur. Même quelque chose d'aussi simple qu'un changement d'atmosphère peut amplifier les délimitations des événements, souligne-t-il.

« L'effet du contexte est en fait assez fort. Si vous étudiez dans un nouvel endroit, où vous n'avez jamais été auparavant, plutôt que sur votre canapé où tout vous est familier, vous créerez un souvenir beaucoup plus fort de la matière. »

Dans des études de suivi, l'équipe prévoit de vérifier la théorie selon laquelle les cellules de délimitation et les cellules d'événement activent les neurones dopaminergiques lorsqu'elles se déclenchent, et la dopamine, unneurotransmetteur, pourrait être utilisée comme thérapie pour renforcer la formation de la mémoire.

Pour plus d'informations, voyez les liens plus bas.

Psychomédia avec sources : Cedars Sinai, Nature Neuroscience.
Tous droits réservés.