Comment le cerveau surveille-t-il des souvenirs similaires mais distincts?


Comment le cerveau surveille-t-il des souvenirs similaires mais distincts?

En nous trouvant en train de mettre notre cerveau en première ligne un lundi matin, essayer de nous rappeler où nous mettons les clés de la voiture n'est pas une frustration rare. Lorsque ces clés sont finalement trouvées, nous avons l'hippocampe à en remercier.

L'hippocampe est une région du cerveau qui est responsable du stockage et de la récupération des souvenirs de différents endroits, y compris l'endroit inhabituel où ces clés de voiture se cachaient.

Les chercheurs de l'Institut Salk pour les sciences biologiques ont découvert que le cerveau est capable de stocker et de récupérer des données provenant de tous les environnements extrêmement riches et complexes que nous naviguons tous les jours.

Fred H. Gage et l'équipe ont découvert comment Gyrus denté , Une sous-région de l'hippocampe, permet de stocker séparément des mémoires d'événements et d'environnements similaires mais distincts. Ils ont signalé leurs résultats dans ELife , Numéro du 20 mars 2013.

Leurs résultats, qui nous permettent de mieux comprendre comment le cerveau stocke et distingue des souvenirs distincts, peuvent également aider les experts à identifier comment la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies neurodégénératives nuisent à ces capacités.

L'hippocampe (vu du bas) comporte deux parties principales: le Dentate Gyrus et la Corne d'Ammon

Fred Gage, auteur principal du document et président de Vi et John Adler pour la recherche sur les maladies neurodégénératives liées à l'âge chez Salk, a déclaré:

"Tous les jours, nous devons nous souvenir de différences subtiles entre la façon dont les choses sont aujourd'hui, par rapport à la façon dont elles étaient hier, d'où nous avons garé notre voiture à l'endroit où nous avons quitté notre téléphone portable. Nous avons trouvé comment le cerveau fait ces distinctions en stockant des«enregistrements »distincts Chaque environnement dans le gyrus denté ".

Qu'est-ce que "Séparation des motifs"?

Séparation des motifs Est le processus consistant à prendre des souvenirs complexes et à les transformer en représentations moins susceptibles d'être confondues.
  • Ce qui devrait arriver en théorie - Selon les modèles informatiques de la fonction cérébrale, le gyrus denté aide les humains à effectuer une séparation des motifs de mémoire en déclenchant différents groupes de neurones lorsqu'un animal est dans des environnements distincts.
  • Ce qui se passe dans les expériences de laboratoire - Cependant, des études de laboratoire antérieures ont montré que les mêmes populations de neurones dans le gyrus denté sont actives dans différents environnements. Ils distinguent les nouveaux environnements en modifiant la vitesse à laquelle les impulsions électriques sont envoyées.
Cette divergence entre les prédictions théoriques (ce que les modèles de calcul suggèrent) et les expériences de laboratoire ont déconcerté les neuroscientifiques et ont rendu le défi de comprendre la formation et la récupération de la mémoire.

Gage et l'équipe se sont mis à aller au fond de cet écart. Ils ont comparé le fonctionnement du gyrus denté d'une souris par rapport à CA1, une autre région de l'hippocampe. Ils ont suivi l'activité des neurones à plusieurs moments en utilisant des techniques de laboratoire.

  • Épisode 1 - les scientifiques ont enlevé les souris de leur chambre originale et les ont placées dans une nouvelle afin qu'elles puissent en apprendre davantage sur un nouvel environnement. Ils ont enregistré quels neurones dans l'hippocampe étaient actifs car les souris ont répondu à leur nouvel environnement. Les souris ont ensuite été placées dans leur chambre d'origine.
  • Episode 2 - plus tard, les souris étaient soit:

    - placé dans cette même nouvelle chambre, et Leur mémoire a été mesurée

    - placé dans une chambre légèrement différente de la nouvelle, Pour mesurer la discrimination

Les scientifiques ont également étiqueté les étiquettes actives dans l'épisode 2 pour déterminer si les neurones qui ont été activés dans l'épisode 1 ont été utilisés de la même manière pour le rappel et la discrimination de minuscules différences entre les deux environnements.

Les sous-régions de gyrus denté et de CA1 ont fonctionné différemment

Les chercheurs ont constaté que le gyrus denté et les sous-régions CA1 ne fonctionnaient pas le même quand ils ont comparé l'activité neurale pendant l'épisode 1 et l'épisode 2.
  • Dans CA1 - les mêmes neurones sont devenus actifs dans l'épisode 1 (l'épisode d'apprentissage) et l'épisode 2 (lorsque les souvenirs ont été récupérés).
  • Le gyrus denté - différents groupes de cellules étaient actifs pendant l'épisode 1 et l'épisode 2. L'équipe a également constaté que différentes cellules étaient actives lorsqu'elles étaient exposées à la nouvelle chambre légèrement différente.
Wei Deng, une recherche postdoctorale de Salk et premier auteur sur le document, a déclaré: "Cette découverte a soutenu les prédictions des modèles théoriques selon lesquelles différents groupes de cellules sont activés lors de l'exposition à des environnements similaires, mais distincts. Cela contraste avec les résultats des études de laboratoire précédentes, Peut-être parce qu'ils ont examiné différentes sous-populations de neurones dans le gyrus denté ".

Selon les résultats des chercheurs de Salk, rappeler une mémoire, comme celle du lundi matin, lorsque nous essayons de nous rappeler où sont les clés de notre voiture, n'implique pas toujours que les mêmes neurones soient réactivés.

Les auteurs ont écrit:

"Plus important encore, les résultats indiquent que le gyrus denté effectue la séparation des motifs en utilisant des populations distinctes de cellules pour représenter des souvenirs similaires mais non identiques. Les résultats permettent de clarifier les mécanismes qui sous-tendent la formation de la mémoire et éclairent les systèmes perturbés par les blessures et Maladies du système nerveux ".

L'année dernière, les chercheurs du MIT ont rapporté dans le journal La nature Que les souvenirs résident dans des cellules cérébrales spécifiques. En activant simplement une petite fraction de ces cellules, un humain peut rappeler un événement mémoire entier. Cela expliquerait pourquoi nous pouvons, par exemple, rappeler les souvenirs d'enfance de certaines odeurs que nous avons aimées en tant qu'animal.

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