Une étude sur les rats révèle que la répétition mentale d'expériences passées est essentielle pour l'apprentissage
Rejouer mentalement les expériences passées en étant éveillé est essentiel pour faire des choix éclairés, suggère une nouvelle étude utilisant des rats.
Financés par les National Institutes of Health, les chercheurs ont bloqué l'apprentissage et la mise en œuvre des expériences passées en supprimant sélectivement la relecture, codée sous forme de rafales d'une fraction de seconde d'activité neuronale dans les centres de mémoire des rats effectuant une tâche de labyrinthe.
«Il semble que ce soient ces sursauts ondulatoires de l'activité électrique dans l'hippocampe qui nous permettent de réfléchir aux possibilités futures basées sur des expériences passées et de décider quoi faire», a déclaré Loren Frank, Ph.D., de l'Université de Californie, San Francisco, qui a noté que «des schémas similaires d'activité de l'hippocampe ont été détectés chez l'homme dans des situations similaires».
Frank et ses collègues avaient découvert dans des études antérieures que l’activité rythmique semblable à une ondulation dans l’hippocampe coïncidait avec la répétition mentale d’expériences passées pendant les accalmies de l’activité des rats. Le même signal pendant le sommeil est connu pour aider à consolider les souvenirs, de sorte que les chercheurs ont émis l'hypothèse que ces états d'ondulation de veille sont nécessaires pour la prise de décision guidée par la mémoire.
Pour tester cela dans l'étude actuelle, ils ont supprimé de manière sélective l'activité d'ondulation sans perturber les autres fonctions, tout en surveillant les effets sur les performances des animaux dans une tâche de labyrinthe.
Les chercheurs ont découvert que des neurones individuels dans certaines zones de l'hippocampe sont associés à un endroit particulier. Ces cellules de lieu se déclenchent lorsque l'animal est à cet endroit ou - il s'avère - ne fait que rejouer mentalement l'expérience d'être à cet endroit.
Dans la dernière expérience, le rat devait se rappeler lequel des deux bras extérieurs d'un labyrinthe en forme de W il avait visité précédemment et alterner entre eux, visitant le bras opposé après avoir d'abord visité le bras central, pour gagner une récompense. L'activité d'ondulation se produit lorsque les rats sont inactifs pendant les pauses entre les essais, ont déclaré les chercheurs.
Placez les cellules associées au feu du labyrinthe en succession rapide et en synchronisation avec d'autres neurones du voisinage. Les cellules au même endroit se déclenchent dans la même séquence que lorsque le rat a traversé le labyrinthe pour la première fois, ce qui suggère que le rat rejoue mentalement l'expérience précédente, mais à une échelle de temps beaucoup plus rapide, ont déclaré les chercheurs.
Un système de rétroaction automatique arrêtait le déclenchement de la cellule d'endroit, via une légère stimulation électrique, chaque fois qu'il détectait une activité d'ondulation, ce qui empêchait également la relecture de la mémoire du labyrinthe. Sans bénéfice de la relecture mentale, les performances des rats sur la tâche du labyrinthe se sont détériorées, rapportent les chercheurs.
La déficience était dans la mémoire de travail spatiale des animaux - leur capacité à relier l'expérience passée immédiate et antérieure à la récompense. Cette capacité était nécessaire pour décider correctement quel bras extérieur visiter après avoir quitté le bras central pendant les essais sortants, a expliqué Frank.
Les chercheurs proposent que la relecture éveillée dans l'hippocampe fournisse des informations sur les emplacements passés et les options futures au centre exécutif du cerveau, le cortex préfrontal, qui apprend la règle d'alternance et l'applique pour guider le comportement.
Même si la rediffusion chez les rats ne dure qu'une fraction de seconde, Frank a noté qu'elles ne sont pas différentes de notre propre expérience des souvenirs, qui ont tendance à compresser des événements souvent longs dans les faits saillants de ce qui nous est arrivé.
«Nous pensons que le cerveau utilise ces mêmes sursauts ondulatoires pour beaucoup de choses», dit-il. "Il les utilise pour retrouver des souvenirs, explorer des possibilités - rêver d'un jour - et pour renforcer les souvenirs."
Source: Instituts nationaux de la santé
