Les équipes de Leila Reddy au Centre de recherche cerveau et cognition et de Pieter Roelfsema au Netherland institute of neuroscience à Amsterdam, éclairent les processus neuronaux encore mal compris sous-jacents à la formation de nouveaux souvenirs dans le cerveau humain. L'enregistrement de neurones individuels, lors d'une tâche d'apprentissage d'associations arbitraires d'images, montre que ces neurones répondent de manière sélective aux images associées avec les images préférées. Ces résultats révèlent que des représentations flexibles au niveau de neurones unitaires pourraient faciliter l'apprentissage de nouvelles associations entre des stimuli sur la base d'informations déjà apprises. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications.
Figure: A) Les sujets ont appris des associations entres des images présentées dans une séquence prédéfinie et répétée. B) Une de ces images était l'image préférée d'un neurone (i.e., le neurone répondait sélectivement à cette image avant l'apprentissage). Avant l'apprentissage le neurone ne répondait pas à l'image qui précédait l'image préférée dans la séquence. Après l'apprentissage, le neurone montre une réponse précoce dans la séquence à l'image précédente, en anticipation de son stimulus préféré. Les barres horizontales noires sur l'axe des abscisses montrent les périodes de réponse sélective neuronale.
© Leila Reddy
Depuis le cas d'amnésie singulière observée chez H.M., le célèbre patient aux lésions bilatérales du lobe temporal médian (Median Temporal Lobe ou MTL), les structures du MTL sont reconnues pour leur rôle dans l'apprentissage et le stockage, la récupération et l'association des évènements en mémoire. Cependant, les processus neuronaux sous-jacents à la formation de nouveau souvenirs dans le cerveau humain ne sont pas encore bien compris. Pour des raisons évidentes, l'investigation des fonctions du MTL chez l'homme au niveau cellulaire est quasiment impossible, sauf dans de rares cas de patients épileptiques cliniques chez lesquels on implante des électrodes intracrâniennes par une procédure chirurgicale. De nombreux centres hospitaliers dans le monde utilisent ces électrodes couramment pour déterminer l'importance d'une région cérébrale avant de pouvoir éventuellement l'enlever pour traiter l'épilepsie. Cependant, dans la plupart de ces centres, les électrodes utilisées ne permettent que l'enregistrement de signaux EEG intracrâniens. A l'heure actuelle, seuls quelques centres dans le monde, dont le Centre Médical de la Vrije Universiteit à Amsterdam où a été effectuée cette étude, sont équipés pour enregistrer simultanément l'activité de neurones isolés dans le cerveau humain.
Les chercheurs ont enregistré des neurones unitaires chez des patients lors d'une tâche d'apprentissage d'associations arbitraires d'images (Figure 1). Ces images étaient présentées selon une séquence prédéfinie et répétée. Pendant l'apprentissage, ils ont enregistré des neurones du lobe temporal médial (MTL) qui répondaient à au moins une des images de la séquence (le stimulus préféré). Avec l'apprentissage, les neurones du MTL montrent des décalages asymétriques de leur activité ainsi qu'une réponse précoce dans la séquence en anticipation de leur stimulus préféré. Ces effets apparaissent relativement tôt dans l'apprentissage, après seulement 11 répétitions de la séquence. Ils sont associés à une diminution des temps de réaction des sujets au niveau comportemental. Ces résultats démontrent des processus anticipatifs qui peuvent joueur un rôle important dans la prédiction des événements futurs basée sur les informations apprises dans le passé.
Pour plus d'information voir:
Learning of anticipatory responses in single neurons of the human medial temporal lobe.
Leila Reddy, Marlene Poncet, Matthew W. Self, Judith C. Peters, Linda Douw, Edwin van Dellen, Steven Claus, Jaap C. Reijneveld, Johannes C. Baayen, Pieter R. Roelfsema.
Nature Communications (2015) 6, Article number: 8556. doi:10.1038/ncomms9556
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