Si vous avez déjà remarqué comment les souvenirs du même jour semblent connectés tandis que les événements de semaines d'intervalle sont séparés, une nouvelle étude révèle la raison: nos cerveaux relient physiquement les souvenirs qui se produisent à proximité non pas dans les corps cellulaires des neurones, mais plutôt dans leurs extensions épineuses appelées dendrites.
Cette découverte provient d'études sur des souris, dans lesquelles les chercheurs ont observé la formation de mémoire en utilisant des techniques d'imagerie avancées, y compris des microscopes miniatures qui ont capturé la résolution unique des cellules chez les animaux vivants.
L'étude montre que les souvenirs sont stockés dans des compartiments dendritiques: lorsqu'une mémoire se forme, les dendrites affectées sont amorcées pour capturer de nouvelles informations arrivant dans les prochaines heures, reliant des souvenirs formés à proximité.
Si vous considérez un neurone comme un ordinateur, les dendrites sont comme de minuscules ordinateurs à l'intérieur, chacun effectuant ses propres calculs. Cette découverte montre que notre cerveau peut relier les informations arrivant à proximité au même emplacement dendritique, élargissant notre compréhension de la façon dont les souvenirs sont organisés. «
Megha Sehgal, auteur principal, professeur adjoint de psychologie, Université d'État de l'Ohio
La recherche a été publiée récemment dans la revue Neuroscience de la nature.
Bien que la plupart des études d'apprentissage et de mémoire se soient concentrées sur la façon dont une seule mémoire se forme dans le cerveau, le laboratoire de Sehgal vise à déterminer comment nous organisons plusieurs souvenirs.
« L'idée est que nous ne formons pas de souvenirs isolément. Vous ne formez pas une seule mémoire. Vous utilisez cette mémoire, prenez un cadre de souvenirs, puis tirez de ce cadre lorsque vous avez besoin de prendre des décisions adaptatives », a-t-elle déclaré.
Les neurones, les principales cellules cérébrales, sont connus pour coder et relâcher des informations. Les dendrites – les projections de type branche s'étendant des neurones – servent un rôle essentiel dans la façon dont les informations sont traitées, recevant des informations entrantes et les transmettant au corps des cellules neuronales.
Mais les dendrites ne sont pas seulement des conduits passifs – chaque branche dendritique peut agir comme une unité de calcul indépendante. Bien que les dendrites aient joué un rôle important dans la fonction du cerveau, la façon dont ils façonnent l'apprentissage et la mémoire n'ont pas été clairs jusqu'à présent, a déclaré Sehgal.
Lorsque les souris ont été exposées dans des expériences à deux environnements différents dans un court laps de temps, l'équipe a constaté que les souvenirs de ces espaces devenaient liés. Si les souris ont reçu un choc doux dans l'un de ces espaces, les animaux ont fini par se gèler par peur dans les deux environnements, associant le choc d'une pièce à l'autre.
L'étude s'est concentrée sur le cortex rétrosplénial (RSC), une région cérébrale cruciale pour la mémoire spatiale et contextuelle. Les chercheurs ont observé que les souvenirs liés ont systématiquement engagé les mêmes groupes de neurones RSC et leurs branches dendritiques.
L'équipe a suivi ces changements au niveau dendritique en visualisant les épines dendritiques, les minuscules protumières sur les dendrites où les neurones communiquent. La formation de nouveaux souvenirs a déclenché l'ajout d'épines dendritiques en grappe, un processus critique pour renforcer la communication entre les neurones et faciliter l'apprentissage.
Les grappes de colonne vertébrale dendritiques formées après la première mémoire étaient plus susceptibles d'attirer de nouvelles épines au cours d'une deuxième mémoire étroitement chronométrée, reliant physiquement ces expériences dans le cerveau.
Pour confirmer le rôle des dendrites dans la liaison des souvenirs, l'équipe a utilisé l'optogénétique, une technique qui permet aux chercheurs de contrôler les neurones avec de la lumière. En réactivant des segments dendritiques spécifiques qui avaient été actifs pendant la formation de la mémoire, ils ont pu relier des souvenirs autrement sans rapport, démontrant en outre l'importance des changements dendritiques dans la mise en forme des réseaux de mémoire.
En plus d'éclairer un rôle auparavant inconnu pour les dendrites dans la liaison des souvenirs, les résultats ouvrent de nouvelles voies pour comprendre les troubles liés à la mémoire, a déclaré Sehgal.
« Notre travail élargit non seulement notre compréhension de la façon dont les souvenirs sont formés, mais suggère également de nouvelles possibilités passionnantes pour manipuler des processus de mémoire d'ordre supérieur », a-t-elle déclaré. « Cela pourrait avoir des implications pour développer des thérapies pour les conditions liées à la mémoire telles que la maladie d'Alzheimer. »
Sehgal a co-dirigé l'étude avec Alcino Silva, directrice du Centre d'intégration pour l'apprentissage et la mémoire à l'UCLA, et Panayiota Poirazi, directeur de recherche de la Fondation for Research and Technology-Hellas en Grèce.
Ce travail a été soutenu par l'Institut national de la santé mentale, l'Institut national du vieillissement, la Dr Miriam et Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, la Commission européenne, les National Institutes of Health et la Fondation Einstein Berlin.
