Modélisation de la base cellulaire de la mémoire
Ce nouveau paradigme permet une image plus complète du fonctionnement de la mémoire et peut éclairer la recherche sur les troubles tels que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, le stress post-traumatique et les troubles d’apprentissage.
«Les modèles précédents de mémoire étaient basés sur des schémas d’activité rapide», a déclaré Terry Sejnowski, Ph.D., titulaire de la chaire Francis Crick de Salk et chercheur de l’Institut médical Howard Hughes.
«Notre nouveau modèle de mémoire permet d'intégrer des expériences sur des heures plutôt que des moments.»
Au cours des dernières décennies, les neuroscientifiques ont révélé beaucoup de choses sur la façon dont les souvenirs à long terme sont stockés.
Pour des événements importants - par exemple, être mordu par un chien - un certain nombre de protéines sont rapidement fabriquées dans des cellules cérébrales activées pour créer de nouveaux souvenirs. Certaines de ces protéines persistent pendant quelques heures à des endroits spécifiques sur des neurones spécifiques avant de se décomposer.
Cette série d'événements biochimiques nous permet de nous souvenir de détails importants sur cet événement - comme, dans le cas de la morsure de chien, quel chien, où il se trouvait, si cela nécessitait une visite aux urgences, etc.
Un problème que les scientifiques ont rencontré avec la modélisation du stockage de la mémoire est d'expliquer pourquoi seuls les détails sélectifs et pas tout dans cette fenêtre d'une à deux heures sont fortement retenus.
En incorporant les données de la littérature précédente, Sejnowski et le premier auteur Cian O'Donnell, Ph.D., un chercheur postdoctoral Salk, ont développé un modèle qui relie les résultats des observations moléculaires et systémiques de la mémoire pour expliquer comment cette une à deux heures la fenêtre de mémoire fonctionne.
Une explication du nouveau cadre a été publiée dans la revue Neurone.
À l'aide de la modélisation informatique, O'Donnell et Sejnowski montrent que, bien que les protéines soient disponibles pour un certain nombre de neurones dans un circuit donné, les souvenirs sont conservés lorsque des événements ultérieurs activent les mêmes neurones que l'événement d'origine.
Les scientifiques ont découvert que le positionnement spatial des protéines à la fois dans des neurones spécifiques et dans des zones spécifiques autour de ces neurones prédit quels souvenirs sont enregistrés. Ce cadre de modélisation spatiale prédit avec succès la rétention de la mémoire en tant que fonction mathématique du chevauchement temporel et géographique.
«Cette étude fait notamment le lien entre ce qui se passe dans la formation de la mémoire au niveau cellulaire et au niveau des systèmes», explique O'Donnell.
«Le fait que la fenêtre temporelle soit importante était déjà établi; nous avons déterminé comment le contenu pouvait également déterminer si les souvenirs étaient ou non mémorisés. Nous prouvons qu'un ensemble d'idées est cohérent et suffisant pour expliquer quelque chose dans le monde réel.
Le nouveau modèle fournit également un cadre potentiel pour comprendre comment les généralisations à partir de souvenirs sont traitées pendant les rêves.
Bien que l'on ignore encore beaucoup de choses sur le sommeil, les recherches suggèrent que les souvenirs importants de la journée sont souvent transférés dans le cerveau, passant d'un stockage temporaire dans l'hippocampe à un stockage à plus long terme dans le cortex.
Les chercheurs ont observé la plupart de cette formation de mémoire dans un sommeil non rêveur. Cependant, on sait peu de choses sur si et comment l'empaquetage ou la consolidation de la mémoire est effectué pendant les rêves.
Dans la nouvelle étude, le modèle d'O’Donnell et Sejnowski suggère qu'une certaine rétention de la mémoire se produit pendant les rêves.
«Pendant le sommeil, il y a une réorganisation de la mémoire - vous renforcez certains souvenirs et vous en perdez ceux dont vous n’avez plus besoin», dit O'Donnell.
«De plus, les gens apprennent des abstractions pendant qu'ils dorment, mais il n'y avait aucune idée de la façon dont les processus de généralisation se produisent au niveau neuronal.»
En appliquant leurs résultats théoriques sur l'activité de chevauchement dans la fenêtre d'une à deux heures, ils ont proposé un modèle théorique sur la façon dont le processus d'abstraction de la mémoire pourrait fonctionner pendant le sommeil.
Source: Institut Salk
