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Comment le cerveau se souvient sélectivement des nouveaux endroits

Les neuroscientifiques identifient un circuit qui aide le cerveau à enregistrer les souvenirs de nouveaux endroits.

Quand vous entrez dans une pièce, votre cerveau est bombardé d’informations sensorielles.
Si la pièce est un endroit que vous connaissez bien, la plupart de ces informations sont déjà stockées dans une mémoire à long terme. Cependant, si la pièce ne vous est pas familière, votre cerveau en crée un nouveau souvenir presque immédiatement.

Les neuroscientifiques du MIT ont maintenant découvert comment cela se produit. Une petite région du tronc cérébral, connue sous le nom de locus coeruleus, est activée en réponse à de nouveaux stimuli sensoriels, et cette activité déclenche la libération d’un flot de dopamine dans une certaine région de l’hippocampe pour stocker une mémoire du nouvel emplacement.

« Nous avons la capacité remarquable de mémoriser certaines caractéristiques spécifiques d’une expérience dans un environnement entièrement nouveau, et cette capacité est cruciale pour notre adaptation au monde en constante évolution « , affirme Susumu Tonegawa, professeur de biologie et de neuroscience à Picower et directeur du Centre RIKEN-MIT pour la génétique des circuits neuronaux du Jusqu'à Stylight Achetez Cuir Baskets Puma® En −67 Picower Institute for Learning and Memory.

« Cette étude ouvre une piste passionnante de recherche sur le mécanisme du circuit par lequel les stimuli pertinents sur le plan comportemental sont spécifiquement encodés dans la mémoire à long terme, garantissant que les stimuli importants sont stockés de préférence aux stimuli secondaires « , ajoute Tonegawa, l’auteur principal de l’étude.

Akiko Wagatsuma, un ancien chercheur scientifique du MIT, est l’auteur principal de l’étude, qui paraît dansProceedings of the National Academy of Sciences la semaine du 25 décembre.

Nouveaux lieux

Dans une étude publiée il y a une quinzaine d’années, le laboratoire de Tonegawa a découvert qu’une partie de l’hippocampe appelée CA3 est responsable de la formation de souvenirs d’environnements nouveaux. Ils ont émis l’hypothèse que le CA3 reçoit un signal d’une autre partie du cerveau lorsqu’il rencontre un endroit nouveau, ce qui stimule la formation de la mémoire.

Ils croyaient que ce signal était transmis par des substances chimiques appelées neuromodulateurs, qui influencent l’activité neuronale. Le CA3 reçoit des neuromodulateurs du locus coeruleus (LC) et d’une région appelée la zone tégmentaire ventrale (VTA), qui est un élément clé des circuits de récompense du cerveau. Les chercheurs ont décidé de mettre l’accent sur la LC parce qu’il a été démontré qu’elle projette beaucoup à la CA3 et répond à la nouveauté, entre autres fonctions.

La LC répond à un ensemble d’entrées sensorielles, y compris les informations visuelles ainsi que le son et l’odeur, puis envoie des informations à d’autres régions du cerveau, y compris le CA3. Pour découvrir le rôle de la communication LC-CA3, les chercheurs ont manipulé génétiquement des souris afin qu’elles puissent bloquer l’activité neuronale entre ces régions en éclairant les neurones qui forment la connexion.

L’image montre le locus coeruleus, qui anime les circuits neuronaux de l’hippocampe et permet une nouvelle mémoire contextuelle. La coloration rouge montre des cellules positives au transporteur de noradrénaline (NET) indiquant le locus coeruleus. La coloration verte montre des expressions médiées par le virus adéno-associé (AAV) d’opsine inhibitrice photosensible, archaerhodopsine (Arch). La coloration bleue montre toutes les cellules du tronc cérébral.

Image: Akiko Wagatsuma, Laboratoire de Tonegawa

Pour tester la capacité des souris à former de nouveaux souvenirs, les chercheurs ont placé les souris dans un grand espace ouvert qu’elles n’avaient jamais vu auparavant. Le lendemain, ils les plaçaient de nouveau au même endroit. Les souris dont les connexions LC-CA3 n’ont pas été perturbées ont passé beaucoup moins de temps à explorer l’espace le deuxième jour, parce que l’environnement leur était déjà familier. Cependant, lorsque les chercheurs ont perturbé la connexion LC-CA3 lors de la première exposition à l’espace, les souris ont exploré la région le deuxième jour tout autant qu’elles l’avaient fait le premier jour. Cela suggère qu’ils étaient incapables de se souvenir du nouvel environnement.

La LC semble exercer cet effet en libérant la dopamine du neuromodulateur dans la région CA3, ce qui est surprenant car la LC est reconnue comme une source majeure de noradrénaline pour l’hippocampe. Les chercheurs croient que cet afflux de dopamine aide à renforcer la capacité du CA3 à renforcer les synapses et à se souvenir du nouvel emplacement.

Ils ont constaté que ce mécanisme n’était pas nécessaire pour d’autres types de mémoire, tels que les souvenirs d’événements effrayants, mais qu’il semble propre à la mémoire de nouveaux environnements. Les connexions entre le LC et le CA3 sont nécessaires pour que les mémoires spatiales à long terme qui se forment dans le CA3.

Selon Richard Morris, professeur de neurosciences à l’Université d’Édimbourg, qui n’ a pas participé à la recherche, »la sélectivité d’une formation de la mémoire réussie est depuis longtemps un casse-tête ». « Cette étude permet d’identifier les mécanismes cérébraux de ce processus. L’activité dans la voie entre le locus coeruleus et CA3 se produit le plus fortement pendant la nouveauté, et il semble que l’activité fixe les représentations de l’expérience quotidienne, aidant à enregistrer et à retenir ce qui s’est passé et où nous avons été. »

Choisir de se souvenir

Ce mécanisme a probablement évolué comme un moyen d’aider les animaux à survivre, leur permettant de se souvenir de nouveaux environnements sans gaspiller leurs cerveaux à enregistrer des lieux qui leur sont déjà familiers, affirment les chercheurs.

« Lorsque nous sommes exposés à l’information sensorielle, nous choisissons inconsciemment ce que nous mémorisons. Pour la survie d’un animal, il faut se souvenir de certaines choses, de d’autres choses, des choses familières, qui peuvent probablement être oubliées « , dit Wagatsuma.

On ne sait toujours pas comment la LC reconnaît qu’un environnement est nouveau. Les chercheurs émettent l’hypothèse qu’une partie du cerveau est capable de comparer de nouveaux environnements avec des souvenirs stockés ou avec les attentes de l’environnement, mais d’autres études sont nécessaires pour explorer comment cela pourrait se produire.

C’est la prochaine grande question, dit Tonegawa. « Espérons que la nouvelle technologie aidera à résoudre ça. »

La recherche a été financée par le RIKEN Brain Science Institute, le Howard Hughes Medical Institute et la Fondation JPB.

OWDIN

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