L'étude sur la souris identifie comment le cerveau connecte les souvenirs au fil du temps
À l'aide d'un microscope miniature, des neuroscientifiques de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) ont identifié chez la souris comment le cerveau relie différents souvenirs au fil du temps.
Et tandis que le vieillissement affaiblit ces connexions, les chercheurs disent qu'ils ont conçu un moyen pour le cerveau d'âge moyen de reconnecter des souvenirs séparés.
Les résultats, publiés dans La nature, suggèrent une intervention possible pour les personnes souffrant de problèmes de mémoire liés à l'âge, selon les chercheurs.
«Jusqu'à présent, les neuroscientifiques se sont concentrés sur la façon dont le cerveau crée et stocke des souvenirs uniques», a déclaré le chercheur principal, le Dr Alcino Silva, professeur de neurobiologie à la David Geffen School of Medicine de l'UCLA. «Nous voulions explorer comment le cerveau relie deux souvenirs et si le passage du temps affecte la force de la connexion.»
«Dans le monde réel, les souvenirs ne se produisent pas de manière isolée», a ajouté la première auteure, le Dr Denise Cai, chercheuse au laboratoire de Silva. «Nos expériences passées influencent la création de nouveaux souvenirs et nous aident à prévoir à quoi nous attendre et à prendre des décisions éclairées dans le futur.»
Dans leur expérience, les neuroscientifiques ont testé chez des souris jeunes et d'âge moyen si le cerveau reliait des souvenirs d'expériences séparées par cinq heures contre sept jours.
Pour ce faire, ils ont utilisé un microscope miniature, appelé miniscope, développé par les neuroscientifiques de l'UCLA, les Drs. Peyman Golshani, Baljit Khakh et Silva avec un financement de l'Initiative présidentielle BRAIN et de la Geffen School.
La puissante caméra du microscope a permis aux scientifiques de scruter le cerveau de jeunes souris et d’observer leurs cellules en action. Le minuscule microscope monté sur la tête éclairait les neurones qui se déclenchaient alors que les souris se déplaçaient librement dans leur environnement naturel.
Pendant 10 minutes à la fois, chaque souris a été placée dans trois boîtes, toutes uniques en termes de parfum, de forme, d'éclairage et de revêtement de sol. Placement séparé dans le temps d'une semaine dans les première et deuxième cases. Seulement cinq heures ont séparé le temps passé dans les deuxième et troisième cases, où la souris a ensuite reçu un petit choc au pied.
Deux jours plus tard, les chercheurs ont remis chaque souris dans les trois boîtes. Comme prévu, les souris ont gelé de peur quand elles ont reconnu l'intérieur de la troisième boîte.
Ce qui s'est passé ensuite a cependant été une surprise, selon les chercheurs.
"La souris a également gelé dans la deuxième boîte, où aucun choc ne s'est produit", a observé Silva. "Cela suggère que la souris a transféré sa mémoire du choc dans la troisième boîte à son expérience dans la deuxième boîte cinq heures plus tôt."
Lorsque Silva et Cai ont examiné le cerveau des souris, l’activité neuronale a confirmé leur hypothèse.
«Les mêmes cellules cérébrales qui ont enregistré le choc de la souris dans la troisième boîte ont également encodé sa mémoire de la deuxième boîte quelques heures plus tôt», a déclaré Cai. «Nous avons vu 20% de chevauchement supplémentaire dans les circuits neuronaux qui ont enregistré les expériences de l'animal dans les souvenirs qui se sont déroulés plus près dans le temps.
"Les souvenirs sont devenus interdépendants dans la façon dont ils ont été encodés et stockés par le cerveau, de sorte que le rappel d'un souvenir a déclenché le rappel d'un autre souvenir lié dans le temps", a expliqué Silva.
Sur la base d'une découverte antérieure de Silva, l'équipe de recherche savait qu'une cellule est plus susceptible de coder une mémoire lorsqu'elle est excitée et prête à se déclencher. Les neuroscientifiques appellent cette condition l'excitabilité.
«Le cerveau excitable est déjà réchauffé», a déclaré Silva. "C'est comme étirer vos muscles avant de faire de l'exercice ou faire tourner le moteur de votre voiture avant de conduire."
Suspectant que le vieillissement affaiblit la capacité des neurones à s'exciter pleinement, les chercheurs ont mené une expérience similaire chez des souris d'âge moyen. Ils ont introduit chacune des souris dans deux boîtes, à cinq heures d'intervalle, et ont administré un choc au pied dans la deuxième boîte.
Lorsqu'ils ont remis les animaux dans les boîtes deux jours plus tard, les résultats étaient clairs.
"Les souris plus âgées n'ont gelé que dans la boîte où elles avaient reçu un choc", a révélé Cai. «Ils n'ont pas réagi dans la première case.»
L'utilisation des miniscopes a confirmé que le cerveau des souris plus âgées ne connectait pas les deux mémoires. Chaque mémoire était codée sur son propre circuit neuronal.
L'équipe s'est ensuite concentrée sur l'amélioration de la capacité des souris plus âgées à relier des souvenirs. Cai a utilisé un outil biologique pour exciter les neurones dans une partie de l'hippocampe - le centre de la mémoire du cerveau - avant d'introduire les souris dans la première boîte.
Elle a stimulé les mêmes cellules avant de placer les souris dans la première boîte et la deuxième boîte, où elles ont reçu un choc au pied deux jours plus tard.
"La preuve dans le pudding est arrivée lorsque nous avons réintroduit les souris d'âge moyen dans la première boîte", a déclaré Silva.«Les animaux ont gelé - ils ont maintenant lié le choc qui s'est produit dans la deuxième boîte à la première. Cela suggère qu'une excitabilité accrue avait inversé leur incapacité liée à l'âge à relier les souvenirs.
Cai et Silva rapportent qu'ils testent actuellement l'effet d'un médicament approuvé par la FDA sur la capacité des souris d'âge moyen à connecter leurs souvenirs.
Source: Université de Californie, Los Angeles
