Les souvenirs peuvent-ils vraiment être lus dans la structure du cerveau seul? Une enquête mondiale auprès des neuroscientifiques révèle un accord surprenant sur certains points, et des divisions pointues sur d'autres, avec des implications pour la préservation et l'émulation futures du cerveau.
Enquête: De quoi sont faits les souvenirs? Une étude des neuroscientifiques sur la base structurelle de la mémoire à long terme. Crédit d'image: Vitalii Vodolazskyi / Shutterstock
Un article récent publié dans la revue Plos un Les neuroscientifiques ont étudié pour évaluer leurs croyances sur la façon dont les souvenirs sont stockés.
Le rappel des souvenirs à long terme permet à ses comportements d'être façonnés par l'expérience d'une vie. Les expériences antérieures doivent créer une certaine forme d'une trace de mémoire dans le cerveau pour que cela soit possible.
Les preuves suggèrent que les souvenirs à longue durée de vie sont conservés par des aspects neurophysiologiques relativement statiques et stables. De plus, des souvenirs à long terme pourraient être rappelés même après une prolongation d'inactivité et de dépolarisation neuronales globales, par exemple, lors de l'arrestation circulatoire hypothermique profonde.
Cette distinction met en évidence que la formation et le rappel de la mémoire reposent sur différents processus, la formation perturbée par l'inhibition de la synthèse des protéines mais le rappel ne sont pas affectées une fois les souvenirs établis.
Cela signifie que la rétention de souvenirs à long terme ne nécessite pas d'activité électrophysiologique globale continue. Les neuroscientifiques ont suggéré des candidats structurels à la base physique de la mémoire à long terme, tels que la synaptogenèse, les altérations de la force synaptique, les altérations de l'excitabilité neuronale, la phosphorylation intracellulaire, les modifications épigénétiques et les changements de myélinisation axonaux, ainsi que les modifications de matrice net et extracellulaires perinonales.
Les engrammes, les substrats neurophysiologiques responsables de la mémoire à long terme, ont été activement poursuivis au cours de la dernière décennie. Malgré les progrès technologiques dans la manipulation artificielle des engrammes et les revendications d'un consensus selon lequel les souvenirs sont stockés dans des ensembles de connexions synaptiques, l'étendue de l'unanimité dans la communauté neuroscientifique sur la base neurophysiologique de la mémoire à long terme n'est pas claire.
L'étude et les résultats
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié les neuroscientifiques sur la base structurelle des souvenirs à long terme. L'enquête a été menée entre août et octobre 2024 dans deux cohortes de neuroscientifiques: 1) des participants à la neuroscience computationnelle et aux systèmes (Cosyne) avec un résumé répertorié dans des livrets de conférence entre 2022 et 2024, et 2) des chercheurs avec des publications liées à la neurophysiologie de la mémoire, IE, des experts engrammes.
L'enquête comprenait 28 questions dans six domaines: la démographie, les implications théoriques du stockage de la mémoire, la base structurelle des souvenirs à long terme, la faisabilité de l'émulation du cerveau entier, la préservation du cerveau et la familiarité et le confort avec des sujets abordés. Une analyse de corrélation de rang a évalué les relations entre les réponses des participants aux différentes questions. Au total, 312 neuroscientifiques ont répondu, environ les trois quarts terminant toutes les sections obligatoires de l'enquête.
On leur a initialement demandé s'ils pensaient que l'extraction d'informations d'une mémoire à long terme spécifique et non triviale d'une carte de connectivité synaptique statique était théoriquement possible. Plus de 45% des répondants ont convenu que cela serait possible, mais 32,1% étaient en désaccord. Lorsque plusieurs choix ont été présentés pour les informations supplémentaires nécessaires à la lecture de la mémoire, «les mesures de l'activité neuronale en évolution dynamique» était le choix le plus courant. D'autres sélections courantes comprenaient des informations contextuelles sur les expériences et les états mentaux, ainsi que les entrées sensorielles et la sortie motrice.
De plus, la plupart des participants (70,5%) ont convenu que les souvenirs à long terme sont maintenus par des forces synaptiques et des modèles de connectivité neuronale. En outre, les participants ont été invités à fournir des estimations de probabilité subjectives sur la question de savoir si les informations liées à la mémoire pouvaient être extraites théoriquement du cerveau conservées à l'aide de techniques disponibles, par exemple, la cryoconservation stabilisée en aldéhyde (ASC). L'estimation médiane de la probabilité subjective pour cette question était de 41%. Cependant, la distribution était bimodale, avec des pics proches de 75% et 10%, montrant que les vues étaient fortement divisées plutôt que regroupées autour de la médiane.
Croyances sur la base physique de la mémoire. a) Réponses à la question «Dans quelle mesure êtes-vous d'accord avec l'énoncé suivant:« Compte tenu des connaissances scientifiques supposées au point A existantes, il serait théoriquement possible de lire les informations correspondant à au moins une mémoire non triviale spécifique à partir d'un instantané statique de la structure (y compris des biomolécules) du cerveau entier d'un organisme. » B) les réponses à la question «Certains neuroscientifiques ont suggéré que, bien que les détails moléculaires et subcellulaires jouent un rôle, la majorité des informations pour les souvenirs à long terme sont probablement stockées physiquement dans le cerveau au niveau des modèles de connectivité neuronale et des ensembles de forces synaptiques (EG, Poo et al., 2016). Dans quelle mesure êtes-vous d'accord avec l'énoncé suivant: «La base structurelle des souvenirs à long terme consiste principalement en des changements durables dans la connectivité neuronale et les ensembles de forces synaptiques, plutôt que dans les détails moléculaires ou subcellulaires.» c) Vues des participants sur l'échelle critique pour le codage de la mémoire dans le cerveau.
De plus, l'estimation de la probabilité médiane était de 40% pour la question demandant si une émulation de cerveau entier était théoriquement possible en utilisant un cerveau préservé, en supposant uniquement la connaissance générique des propriétés électrophysiologiques des sous-types neuronaux. La probabilité médiane est passée à 62% dans un scénario où des enregistrements actifs pourraient être pris avant la préservation du cerveau.
À la question posée par quelle année une émulation de cerveau entier existerait pour la souris, l'homme ou Caenorhabditis elegansl'estimation médiane prédisait qu'un cerveau serait émulé vers 2045 pour C. elegans2065 pour une souris, et 2125 pour un humain. Les chercheurs ont constaté que les opinions des participants ne variaient pas selon leur approche principale des neurosciences, c'est-à-dire théorique, humide ou les deux.
En outre, le niveau d'éducation des participants n'a eu aucun effet significatif. Néanmoins, il y avait des relations significatives entre les points de vue théoriques des répondants et leurs prédictions pratiques. Autrement dit, les estimations de probabilité pour extraire des informations sur les souvenirs à long terme d'un cerveau conservé ont été associées aux points de vue théoriques des participants.
Ces estimations de probabilité étaient robustement corrélées avec la croyance des participants en la possibilité théorique d'extraction de la mémoire à partir de la structure du cerveau statique et la possibilité d'une émulation de cerveau entier sans enregistrements dynamiques. Cependant, l'expertise de préservation, l'expertise de la modélisation neurale ou l'expertise en mémoire n'était pas en corrélation avec les estimations de probabilité ASC. Une corrélation négative petite mais significative a été observée avec l'âge (ρ = −0,23), indiquant que les participants plus âgés avaient tendance à attribuer des probabilités plus faibles à une extraction de mémoire réussie à partir du cerveau préservé.
Conclusions
En somme, les résultats ont mis en lumière les croyances de la communauté neuroscientifique concernant la base physique de la mémoire à long terme. La plupart des participants ont approuvé que les souvenirs à long terme sont maintenus par des forces synaptiques et des modèles de connectivité neuronale plutôt que par des détails subcellulaires ou moléculaires. Néanmoins, il n'y avait pas de consensus sur quelle échelle ou caractéristique neurophysiologique est essentielle pour stocker la mémoire.
Certaines frontières ont émergé, comme un accord général selon lequel les états biomoléculaires au niveau atomique ne sont pas pertinents, tandis que les structures subcellulaires à une résolution d'environ 500 nm devraient être incluses. Entre ces échelles, cependant, aucun consensus clair n'a été atteint.
Les analyses de corrélation ont en outre démontré que les croyances sur l'émulation du cerveau entier et l'extraction de la mémoire étaient étroitement liées, montrant la cohérence interne entre les positions théoriques et les prédictions pratiques.
Dans l'ensemble, ces résultats ont des implications pour les neurosciences théoriques et les développements technologiques visant à préserver et à extraire les informations liées à la mémoire.
Les auteurs ont également noté des limitations importantes, notamment de faibles taux de réponse à l'enquête, l'hypothèse de conditions de préservation idéales et les cohortes restreintes étudiées. Ils ont en outre souligné que les implications éthiques et sociétales potentielles, telles que la vie privée mentale et l'extension de la vie via une émulation cérébrale, justifient une attention particulière.
