Une étude révèle trois régions cérébrales qui relient les systèmes de perception et de mémoire du cerveau

Au fur et à mesure que nous nous déplaçons à travers le monde, ce que nous voyons est parfaitement intégré à notre mémoire de l’environnement spatial plus large. Comment le cerveau accomplit-il cet exploit? Une nouvelle étude du Dartmouth College révèle que trois régions du cerveau dans le cortex cérébral postérieur, que les chercheurs appellent «zones de mémoire de lieu», forment un lien entre les systèmes de perception et de mémoire du cerveau. Les résultats sont publiés dans Communications de la nature.

Au fur et à mesure que nous naviguons dans notre environnement, les informations pénètrent dans le cortex visuel et finissent en quelque sorte par une connaissance de l’endroit où nous nous trouvons – la question est de savoir où cette transformation en connaissance spatiale se produit. Nous pensons que les zones de mémoire de lieu pourraient être là où cela se produit. Lorsque vous regardez l’emplacement des zones du cerveau qui traitent les scènes visuelles et de celles qui traitent les mémoires spatiales, ces zones de mémoire de lieu forment littéralement un pont entre les deux systèmes. Chacune des zones cérébrales impliquées dans le traitement visuel est associée à un homologue de mémoire de lieu. « 

Adam Steel, auteur principal, Neukom Fellow au département de psychologie et de sciences du cerveau du Robertson Lab à Dartmouth

Pour l’étude, une méthodologie innovante a été utilisée. Les participants ont été invités à percevoir et à se souvenir des endroits où ils étaient allés dans le monde réel lors de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui a produit des cartes à haute résolution et spécifiques de l’activité cérébrale. Des études antérieures sur la perception de la scène et la mémoire ont souvent utilisé des stimuli que les participants connaissaient mais n’avaient jamais visités, comme des monuments célèbres, et ont regroupé des données sur de nombreux sujets. En cartographiant l’activité cérébrale de participants individuels à l’aide d’endroits du monde réel où ils étaient allés, les chercheurs ont pu démêler l’organisation fine du cerveau.

Dans une expérience, 14 participants ont fourni une liste de personnes qu’ils connaissaient personnellement et des lieux qu’ils ont visités dans la vie réelle (par exemple, leur père ou leur maison d’enfance). Puis, alors qu’ils étaient dans le scanner IRMf, les participants ont imaginé qu’ils voyaient ces personnes ou visitaient ces endroits. La comparaison de l’activité cérébrale entre les personnes et les lieux a révélé les zones de mémoire de lieu. Il est important de noter que lorsque les chercheurs ont comparé ces régions nouvellement identifiées aux zones du cerveau qui traitent les scènes visuelles, les nouvelles régions se chevauchaient mais étaient distinctes.

« Nous avons été surpris », dit Steel, « parce que la compréhension classique est que les zones du cerveau qui perçoivent devraient être les mêmes zones qui sont engagées pendant le rappel de la mémoire. »

Dans une autre expérience, l’équipe a cherché à savoir si les zones de mémoire de lieu étaient impliquées dans la reconnaissance de lieux familiers. Au cours de la numérisation IRMf, les participants ont reçu des images panoramiques de lieux familiers et inconnus du monde réel téléchargées à partir de Google Street View. Lorsque les chercheurs ont examiné l’activité neuronale, ils ont constaté que les zones de mémoire de lieu étaient plus actives lorsque des images de lieux familiers étaient montrées. Les zones de perception de la scène n’ont pas montré la même amélioration lors de la visualisation de lieux familiers. Cela suggère que les zones de mémoire de lieu jouent un rôle important dans la reconnaissance des lieux familiers.

«Nos résultats aident à expliquer comment une image générique d’une tour de l’horloge devient une image que nous reconnaissons, comme la tour de la bibliothèque Baker-Berry ici sur le campus de Dartmouth», déclare Steel.

«C’est passionnant de découvrir un nouvel ensemble de zones cérébrales», déclare l’auteure principale Caroline Robertson, professeure adjointe de sciences psychologiques et cérébrales à Dartmouth. « Apprendre comment s’organise l’esprit est au cœur de la quête de comprendre ce qui fait de nous des humains. »

«Le réseau place-mémoire fournit un nouveau cadre pour comprendre les processus neuronaux qui conduisent les comportements visuels guidés par la mémoire, y compris la navigation», explique Robertson.

L’équipe de recherche utilise actuellement la technologie de réalité virtuelle pour explorer comment les représentations dans les zones de mémoire de lieu évoluent à mesure que les gens se familiarisent avec de nouveaux environnements.