Certaines cellules nerveuses du cerveau s'activent dès qu'elles sont confrontées à différentes images, au nom d'une personne ou à l'identité d'un objet. Elles sont très sélectives et ne réagissent pas à d'autres personnes ou objets. Ces neurones conceptuels n'ont jusqu'à présent été découverts que chez l'homme, et ici uniquement dans le lobe temporal médian, qui est essentiel à la formation de la mémoire. Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Florian Mormann du département d'épileptologie de l'UKB, qui est également membre du domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) « Vie et santé » de l'université de Bonn, a déjà confirmé leur fonction importante pour la mémoire de travail dans une étude de 2017, dans laquelle des neurones conceptuels individuels représentant des personnes ou des objets spécifiques gardent le contenu de la mémoire disponible pendant une courte période. Ils restent actifs jusqu'à ce qu'une nouvelle image soit affichée et qu'un autre neurone soit stimulé. En outre, l'équipe de recherche a même pu utiliser l'activation des neurones conceptuels pendant la phase de mémoire de travail pour prédire si les sujets testés se souviendraient plus tard correctement de l'image qui leur avait déjà été montrée.
Mais jusqu'à présent, on ne savait pas exactement comment fonctionnait un transfert réussi des expériences dans la mémoire épisodique, qui stocke les événements et expériences autobiographiques, y compris le lieu et le temps.
Nous avons donc poursuivi l'hypothèse selon laquelle ces neurones conceptuels fournissent les éléments de base qui sont assemblés pour former la mémoire d'une expérience.
Sina Mackay, première auteure, doctorante à l'Université de Bonn dans le groupe de recherche du professeur Mormann à l'UKB
L'activité neuronale fournit le « quoi » et le « où » dans la formation de la mémoire
Pour son travail scientifique, l'équipe de recherche de Bonn utilise une particularité de la clinique d'épileptologie de l'UKB, l'un des plus grands centres d'épilepsie d'Europe : ici, les personnes atteintes de formes sévères d'épilepsie peuvent bénéficier d'une intervention chirurgicale et d'autres traitements. Dans certains cas, des électrodes sont d'abord implantées dans le cerveau pour localiser la source de la crise. En guise d'effet secondaire, l'équipe de recherche peut mesurer l'activité électrique de neurones individuels pendant que les patients épileptiques effectuent des tâches – pour l'étude actuelle, il s'agissait d'un paradigme de mémoire associative, dans lequel des personnes ou des objets étaient assignés à une position spécifique sur l'écran. Parallèlement, les chercheurs de Bonn ont effectué des mesures dans le lobe temporal médian et le cortex parahippocampique, où se trouvent les cellules de localisation. Cette fois, ils se sont concentrés non seulement sur le comportement des neurones conceptuels, mais aussi sur celui des cellules de localisation, qui réagissaient à certaines positions sur l'écran sur lequel les images étaient affichées, quelles que soient les images affichées à cette position.
Alors que l'équipe de recherche du professeur Mormann avait déjà constaté un effet de prédiction, les chercheurs de Bonn ont maintenant pu montrer que l'activité des neurones conceptuels du lobe temporal médian et des neurones de lieu du cortex parahippocampique prédit la mémorisation correcte des paires concept-lieu. « Dans les deux populations de neurones sélectifs à l'objet et à la localisation, les taux de décharge étaient significativement plus élevés si les paires étaient mémorisées correctement par la suite », explique Mackay. En revanche, les neurones restants, qui représentent plus de 90 pour cent de ces régions, ne prédisaient pas la formation réussie de la mémoire, soulignant le rôle très spécifique des neurones conceptuels et de localisation. « Nous supposons que les neurones conceptuels médiotemporaux et peut-être aussi les cellules de lieu parahippocampiques, qui sont impliquées dans nos expériences quotidiennes, sont réactivés lors de la consolidation de la mémoire – par exemple pendant le sommeil profond », explique le professeur Mormann, qui estime que des études futures sont nécessaires pour étudier cette hypothèse.
