Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur les changements physiques dans le cerveau qui se produisent lorsqu’un nouveau souvenir se forme. L’Institut national des sciences physiologiques (NIPS) a maintenant mis en lumière cette énigme neurologique passionnante.
Les mécanismes de création des souvenirs traumatiques
L’équipe de recherche a réussi à détecter les réseaux neuronaux cérébraux impliqués dans la mémoire traumatique. Ils ont utilisé pour cela une nouvelle méthode combinant des approches optiques et basées sur l’apprentissage automatique, capturant les changements complexes qui se produisent pendant la formation de la mémoire. Ils ont aussi découvert les mécanismes par lesquels les souvenirs traumatiques sont créés. L’étude a été récemment publiée dans la revue « Nature Communications ».
Les animaux apprennent à s’adapter à des environnements changeants pour survivre. L’apprentissage associatif, qui inclut le conditionnement classique, est l’un des types d’apprentissage les plus simples et a été étudié de manière intensive au cours du siècle dernier.
Un progrès techniques des méthodes moléculaires, génétiques et optogénétiques
Au cours des deux dernières décennies, les progrès techniques des méthodes moléculaires, génétiques et optogénétiques ont permis d’identifier des régions cérébrales et des populations spécifiques de neurones qui contrôlent la formation et la récupération de nouvelles mémoires associatives. Par exemple, la partie dorsale du cortex préfrontal médial est essentielle à la récupération de la mémoire associative de la peur chez les rongeurs. Cependant, la manière dont les neurones de cette région codent et récupèrent la mémoire associative n’est pas bien comprise, ce que l’équipe de recherche visait à résoudre.
« Cette partie du cerveau montre une activation neuronale spécifique et une synchronisation lors de la récupération de la mémoire de peur et des réponses de peur évoquées, telles que le gel et la décélération de la fréquence cardiaque », explique l’auteur principal Masakazu Agetsuma.
L’équipe de recherche a utilisé l’imagerie longitudinale à deux photons et diverses techniques de neurosciences informatiques pour déterminer comment l’activité neuronale change dans le cortex préfrontal de la souris après avoir appris un paradigme de conditionnement de la peur.
Une nouvelle méthode analytique basée sur le « réseau élastique »
Les neurones préfrontaux se comportent de manière très complexe et chaque neurone répond à divers événements sensoriels et moteurs. Pour répondre à cette complexité, l’équipe de recherche a développé une nouvelle méthode analytique basée sur le « réseau élastique », un algorithme d’apprentissage automatique, pour identifier quels neurones spécifiques codent pour la mémoire de la peur. Ils ont ensuite analysé la disposition spatiale et la connectivité fonctionnelle des neurones à l’aide d’une modélisation graphique.
« Nous avons réussi à détecter une population neuronale qui code la mémoire de la peur » a expliqué le chercheur.
Il est important de noter que les chercheurs ont découvert des preuves directes selon lesquelles la formation de la mémoire associative s’accompagnait d’une nouvelle connexion associative entre des réseaux initialement distincts, c’est-à-dire le réseau de stimulus conditionnés et le réseau de stimulus inconditionnés.
On a longtemps pensé que les souvenirs étaient formés par l’amélioration des connexions neuronales, qui sont renforcées par l’activation répétée de groupes de neurones. Les résultats de la présente étude, basés à la fois sur des observations réelles et sur une analyse basée sur un modèle, le confirment. En outre, l’étude démontre comment des méthodes combinées (optique et apprentissage automatique) peuvent être utilisées pour visualiser de manière très détaillée la dynamique des réseaux neuronaux. Ces techniques pourraient être utilisées pour découvrir des informations supplémentaires sur les changements neurologiques associés à l’apprentissage et à la mémorisation.