Une nouvelle recherche révèle que les souvenirs sont «géolocalisés»

Les chercheurs ont découvert que les cellules cérébrales codent les informations spatiales avec des «géomarqueurs» qui sont activés immédiatement avant que ces souvenirs ne soient rappelés.

Des scientifiques de l'Université de Pennsylvanie et de l'Université de Fribourg affirment que leurs travaux montrent comment les informations spatiales sont incorporées dans les souvenirs et pourquoi se souvenir d'une expérience peut rapidement rappeler d'autres événements qui se sont produits au même endroit.

«Ces résultats fournissent la première preuve neuronale directe de l'idée que le système de mémoire humaine identifie les mémoires avec des informations sur l'endroit et le moment où elles se sont formées et que l'acte de rappel implique la réintégration de ces balises», a déclaré Michael Kahana, Ph.D. , professeur de psychologie à la Penn's School of Arts and Sciences.

Kahana et ses collègues mènent depuis longtemps des recherches sur des patients épileptiques qui ont des électrodes implantées dans leur cerveau dans le cadre de leur traitement. Les électrodes capturent l'activité électrique dans tout le cerveau tandis que les patients participent à des expériences depuis leur lit d'hôpital.

Pour cette étude, les patients ont été invités à jouer à un jeu vidéo sur un ordinateur de chevet qui impliquait de faire des livraisons dans les magasins d'une ville virtuelle.

Les participants ont d'abord eu le temps d'explorer librement la ville et de connaître les emplacements des magasins. Lorsque le jeu a commencé, les participants n'ont été informés que de leur prochain arrêt, sans savoir ce qu'ils livraient. Après avoir atteint leur destination, le jeu révélait l'objet qui avait été livré, puis offrait au participant son prochain arrêt.

Après 13 livraisons, l'écran est devenu vide et les participants ont été invités à se souvenir du plus grand nombre d'articles qu'ils avaient livrés.

Selon les chercheurs, cela leur a permis de corréler l'activation neuronale associée à la formation de mémoires spatiales - les emplacements des magasins - et le rappel de souvenirs épisodiques - les objets qui avaient été livrés.

«Un défi dans l'étude de la mémoire dans des contextes naturalistes est que nous ne pouvons pas créer une expérience réaliste où l'expérimentateur garde le contrôle sur et peut mesurer chaque aspect de ce que le participant fait et voit. La réalité virtuelle résout ce problème », a déclaré Kahana.

«Le fait que ces patients jouent à nos jeux nous permet d'enregistrer toutes les actions qu'ils entreprennent dans le jeu et de mesurer les réponses des neurones à la fois pendant la navigation spatiale et ensuite lors du rappel verbal.

Demander aux participants de se souvenir des articles qu'ils ont livrés au lieu des magasins qu'ils ont visités a permis aux chercheurs de tester si leurs systèmes de mémoire spatiale étaient activés même lorsque des souvenirs épisodiques étaient consultés. La nature de type carte des neurones associés à la mémoire spatiale a rendu cette comparaison possible, ont expliqué les chercheurs.

«Pendant la navigation, les neurones de l’hippocampe et des régions voisines peuvent souvent représenter l’emplacement virtuel du patient dans la ville, un peu comme un appareil GPS cérébral», a déclaré Kahana. «Ces soi-disant« cellules de lieu »sont peut-être l’exemple le plus frappant d’un neurone qui code une représentation cognitive abstraite.»

En utilisant les enregistrements cérébraux générés pendant que les participants naviguaient dans la ville, les chercheurs ont pu développer une carte neuronale qui correspondait à la disposition de la ville.

Lorsque les participants passaient devant un magasin particulier, les chercheurs ont corrélé leur mémoire spatiale de cet emplacement avec le modèle d'activation des cellules de lieu enregistré. Pour éviter de confondre les souvenirs épisodiques des articles livrés avec la mémoire spatiale de l'emplacement d'un magasin, les chercheurs ont exclu les voyages qui étaient directement vers ou depuis ce magasin lorsqu'ils l'ont placé sur la carte neurale.

Avec des cartes des activations de cellules de lieu en main, les chercheurs ont pu recouper les souvenirs spatiaux de chaque participant lorsqu'ils accédaient à leurs souvenirs épisodiques des éléments livrés.

Ce qu'ils ont découvert, c'est que les neurones associés à une région particulière de la carte s'activaient juste avant qu'un participant ne nomme l'article qui a été livré dans un magasin de cette région.

«Cela signifie que si nous ne recevions que les activations des cellules de lieu d'un participant, nous pourrions prédire, avec une précision meilleure que le hasard, l'élément dont il se souvenait», a déclaré Kahana.

«Et bien que nous ne puissions pas distinguer si ces souvenirs spatiaux aident réellement les participants à accéder à leurs souvenirs épisodiques ou s'ils viennent juste pour le trajet, nous constatons que l'activation des cellules de cet endroit joue un rôle dans les processus de récupération de la mémoire.»

Des recherches antérieures sur la cognition humaine et animale ont suggéré que l'hippocampe a deux rôles distincts: le rôle de cartographe, le suivi des informations de localisation pour la mémoire spatiale; et le rôle du scribe, enregistrant les événements pour la mémoire épisodique, notent les chercheurs.

Leur expérience fournit une preuve supplémentaire que ces rôles sont étroitement liés, disent-ils.

«Notre découverte que le rappel spontané d'une mémoire active sa géolocalisation neurale suggère que les fonctions de mémoire spatiale et épisodique de l'hippocampe sont intimement liées et peuvent refléter une architecture fonctionnelle commune», a déclaré Kahana.

L'étude a été publiée dans la revue Science.

Source: Université de Pennsylvanie