Une recherche décrypte la façon dont le cerveau retrouve les souvenirs contextuels

De nombreux neurones du cortex s'activent simultanément pour créer des souvenirs liés à des lieux, des moments et des émotions, mais nous ignorons encore comment et quand cette synchronisation se produit.

Henry Molaison est sans doute le cas le plus emblématique de la neuroscience. La compréhension scientifique de la mémoire a connu un essor considérable dans les années 1950 lorsque celui-ci a subi une ablation chirurgicale de l'hippocampe de son cerveau afin de traiter une épilepsie incurable.

Le patient a perdu la capacité de former de nouveaux souvenirs, et la capacité d'accomplir des tâches qui nécessitaient un rappel de la mémoire à long terme a été gravement altérée. Son intelligence, à savoir la capacité d'acquérir de nouvelles aptitudes motrices, est restée intacte, ce qui laisse supposer que l'hippocampe gère le rappel d'événements connus sous le nom de souvenirs épisodiques.

"Les souvenirs épisodiques sont des souvenirs autobiographiques d'événements spécifiques de notre vie, tels que l'endroit où nous avons célébré notre mariage. Nous nous souvenons très probablement de détails précis sur l'aspect du restaurant ou du jardin, ou sur la disposition des tables. Ces souvenirs liés à des lieux, des moments et des émotions spécifiques font partie intégrante de notre vie", remarque Koen Vervaeke, coordinateur du projet RSCmemory, qui a bénéficié d'un financement dans le cadre du programme Marie Skłodowska-Curie.

Les souvenirs s'écoulent de l'hippocampe vers d'autres zones du cerveau

Selon le modèle classique d'encodage et de récupération de la mémoire, les souvenirs qui résident initialement dans l'hippocampe mûrissent au fil du temps et s'en écoulent. L'hippocampe influence les connexions neuronales dans le cortex, lui apprenant à représenter un souvenir. Lorsque le souvenir atteint sa maturité, l'hippocampe l'expulse pour qu'il réside dans le cortex.

"De nouvelles études laissent entendre qu'une partie spécifique du cortex connue sous le nom de cortex rétrosplénien joue un rôle crucial dans la récupération des souvenirs contextuels. Toute lésion de cette partie du cerveau entraverait gravement notre capacité à rechercher dans notre mémoire et à nous souvenir, par exemple, de la première fois où nous avons entendu une chanson qui, bien que nouvelle, nous semble familière", explique Koen Vervaeke.

Les recherches ont également permis de délimiter le rôle du cortex rétrosplénien dans la capacité des rongeurs à relier entre eux différents détails d'un événement. Nous ignorons toujours la manière dont les ensembles neuronaux du cortex rétrosplénien représentent les souvenirs contextuels.

Sonder les circuits neuronaux nécessaires à la mémoire contextuelle

RSCmemory a été l'une des tentatives les plus ambitieuses d'apporter une réponse à cette question. Les chercheurs ont utilisé de nouvelles techniques optiques pour surveiller et contrôler l'activité des cellules individuelles dans le cortex rétrosplénien de la souris. L'accent a principalement été mis sur le suivi des neurones exposés à différentes informations contextuelles.

À l'aide de la microscopie à deux photons et de l'optogénétique, les chercheurs ont activé les réponses neuronales dans le cortex rétrosplénien et ont démontré que la représentation des informations temporelles entre les stimuli sensoriels présentés dépendait du contexte. Les réponses neuronales étaient différentes selon l'identité du stimulus sensoriel précédent.

En enregistrant les oscillations dans l'hippocampe et en imageant simultanément les neurones dans le cortex rétrosplénien, l'équipe a découvert que les stimuli sensoriels non seulement évoquent des décharges neuronales dans le cortex rétrosplénien, mais synchronisent également les oscillations neuronales dans l'hippocampe.

Les chercheurs ont également découvert que le fait de neutraliser l'activité neuronale dans le noyau de la cloison médiane nuit à la capacité de l'hippocampe à produire des oscillations thêta. Ceci, à son tour, diminue le nombre global de neurones dans le cortex rétrosplénien qui traite les informations sensorielles et temporelles.

L'analyse de la façon dont les circuits neuronaux représentent la mémoire contextuelle est en cours, mais les données recueillies jusqu'à présent confirment que le cortex rétrosplénien est bel et bien responsable de la formation de la base des souvenirs contextuels. "Comprendre comment le cortex rétrosplénien représente l'information contextuelle temporelle pourrait permettre aux scientifiques de découvrir les mécanismes qui sous-tendent les troubles de fonctionnement de la mémoire au cours du vieillissement", fait remarquer Koen Vervaeke. "De récentes études ont révélé que le cortex rétrosplénien est l'une des premières zones du cerveau à être endommagée au cours des premiers stades de la maladie d'Alzheimer."

Source: © Union européenne, [2021] / CORDIS