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Parutions

 

Ne retenir que ce qui est important…

 

Comment éviter de se souvenir de toutes nos expériences pour ne garder en mémoire que l’essentiel ? C’est à cette question que des chercheurs du Laboratoire de Physiologie de la Perception et de l’Action (UMR7152 CNRS, Paris) et de l'Université d'Amsterdam ont tenté de répondre. Leurs travaux communs ont été publiés le 24 juin 2010 sur le site de la revue Neuron.

 

Deux structures cérébrales sont connues pour leurs rôles majeurs dans l'apprentissage de nouvelles informations : l'hippocampe et le cortex préfrontal. Des chercheurs du Laboratoire de Physiologie de la Perception et de l’Action (LPPA) ont précédemment montré que pendant le sommeil, les informations contenues dans la première structure sont transférées dans la seconde, selon un processus généralement appelé « consolidation mnésique ». Les nouvelles informations sont ainsi réorganisées, sélectionnées et incorporées dans notre corpus de connaissance. Mais quels sont les processus qui permettent justement cette sélection de l'information ? Tout consolider aurait évidemment des conséquences dramatiques pour notre comportement et l'évolution a permis l'émergence de mécanismes nouveaux qui semblent nous permettre de ne retenir que ce qui a une réelle importance pour notre survie.

L’équipe du LPPA, encadrée par Sydney Wiener, a entraîné des rats à l’apprentissage de règles comportementales, nécessitant des dizaines de séquences d'essais/erreurs pour y parvenir. En suivant l'activité cérébrale de l’hippocampe et du cortex préfrontal, les scientifiques ont pu mettre en évidence qu'à partir du moment où l'animal a compris la tâche courante à réaliser, ces deux structures se synchronisent, oscillant en phase comme deux pendules battant la mesure de façon cohérente. Les neurones de ces deux structures deviennent alors actifs aux mêmes moments et les synapses qui les relient se renforcent, permettant un transfert de l’information, de l’hippocampe vers le cortex préfrontal. Plus tard, pendant le sommeil, ces mêmes groupes se réactiveront ensemble, grâce aux liens privilégiés qui se sont formés pendant l'éveil, afin d’assurer la bonne consolidation des souvenirs. Ces réactivations sont primordiales et expliquent les effets bénéfiques du sommeil sur la mémoire.

Les chercheurs ont ensuite testé les effets de la dopamine sur les deux structures cérébrales. En effet, ce neuromodulateur, parfois considéré comme la « molécule du plaisir », est connu pour son implication dans l'apprentissage et pour son augmentation en concentration dans le cerveau lors de la prise de récompense. De façon tout à fait intéressante, l'application artificielle de dopamine dans le cortex préfrontal provoque exactement les mêmes effets que pendant le comportement naturel et l'apprentissage : les deux structures se synchronisent à nouveau. En fait, lorsque le rat a compris l’apprentissage, la dopamine est libérée, non plus au moment de la prise de récompense, mais au moment où l’animal est capable de prédire l’obtention d’une récompense future, après l’effort. Ainsi, la dopamine, dont l'implication dans la modulation d'activité de grands réseaux de neurones étaient jusqu'à alors très mal comprise, serait un signal délivré lorsque l'apprentissage est fini, permettant ainsi de marquer l'activité cérébrale en cours, afin que celle-ci soit rejouée et consolidée pendant les sommeils suivants.

Ces travaux améliorent nos connaissances sur la façon dont les différentes structures du cerveau communiquent entre elles pour permettre la mémorisation d’informations importantes. Cette approche est particulièrement significative dans la compréhension des situations pathologiques comme la schizophrénie, dans laquelle la communication entre les structures cérébrales est perturbée.

 

Figure : En règle générale, l’activité du cerveau a tendance à osciller. Lorsque les oscillations du cortex préfrontal (en noir) et de l’hippocampe (en rouge) se synchronisent, les deux structures cérébrales communiquent entre elles. Avant l’acquisition de la règle, la dopamine (en jaune) ne décharge qu’à la prise de récompense après l’effort. En revanche, lorsque le rat a compris l’apprentissage, la dopamine est libérée dans le cortex préfrontal au moment où le rat établit son choix et est capable de prédire l’obtention d’une récompense future. C’est là que les deux structures cérébrales se mettent en phase et deviennent alors capable de communiquer. © K. Benchenane et al.


 

En savoir plus

  • Coherent theta oscillations and reorganization of spike timing in the hippocampal-prefrontal network upon learning
    K. Benchenane, A. Peyrache, M. Khamassi, P. Tierney, Y. Gioanni, F. P. Battaglia, S. I. Wiener
    Neuron, Volume 66, Issue 6, 921-936
    Published on June 24, 2010, doi:1 10.1016/j.neuron.2010.05.013

 

Contact chercheur

  • Karim Benchenane
    Neurobiologie des Processus Adaptatifs (NPA)
    UMR 7102 CNRS/Université Pierre et Marie Curie
    Bat B, 5ème étage, Casier 01
    9 quais Saint Bernard
    75005 PARIS

 

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