Une équipe a étudié le système utilisé par le cerveau pour mémoriser, de l’observation à la rétention.
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Le système d’encodage des souvenirs dans le cerveau observé
Les souvenirs sont composés de détails, qui peuvent parfois être très riches : la couleur d’une pièce, l’odeur d’un plat, le sourire d’un proche… Mais la manière dont le cerveau encode ces informations pour permettre leur enregistrement a longtemps intrigué les chercheurs en neurosciences.
Dans une nouvelle étude réalisée par une équipe du prestigieux Dartmouth College, des chercheurs expliquent avoir identifié un mécanisme de codage neuronal. Un mécanisme qui « permet le transfert d’informations entre les régions perceptives et les zones de mémoire du cerveau ».
Avant ces résultats, la conception « ordinaire » de l’organisation du cerveau était que les régions perceptives du cerveau représentaient le monde « tel qu’il est », le cortex visuel du cerveau représentant le monde extérieur en fonction de la façon dont la lumière tombe sur la rétine dans un fonctionnement que les chercheurs qualifient de « retinotopically ».
À l’inverse, on convenait généralement que « les zones de mémoire du cerveau représentaient les informations dans un format abstrait, dépourvu de détails sur leur nature physique ». Mais selon les auteurs de cette nouvelle étude, cette explication ne tient pas compte du fait que lorsque l’information est encodée ou rappelée (« recalled »), ces régions peuvent en fait « partager un code commun dans le cerveau ».
Adam Steel, chercheur au département des sciences psychologiques et cérébrales et membre du Neukom Institute for Computational Science à Dartmouth, explique :
« Nous avons découvert que les zones cérébrales liées à la mémoire encodent le monde comme un ‘négatif photographique’ dans l’espace ». Et ce ‘négatif’ fait partie de la mécanique qui fait entrer et sortir l’information de la mémoire, et entre les systèmes de perception et de mémoire. »
Au cours d’une série d’expériences, des sujets ont été soumis à des tests de perception et de mémorisation, tandis que leur activité cérébrale était enregistrée à l’aide d’un scanner d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). L’équipe de Dartmouth a identifié « un mécanisme de codage opposé de type push-pull », qui régit l’interaction entre les zones de perception et de mémoire dans le cerveau.
« Les résultats ont montré que lorsque la lumière frappe la rétine, les zones visuelles du cerveau réagissent en augmentant leur activité pour représenter le motif de la lumière. Les zones de mémoire du cerveau réagissent également à la stimulation visuelle, mais, contrairement aux zones visuelles, leur activité neuronale diminue lorsqu’elles traitent le même motif visuel. »
Trois résultats inhabituels à relever
Les coauteurs relèvent que leur expérience rapporte trois résultats inhabituels.
- Tout d’abord, ils ont découvert qu’un principe de codage visuel est préservé dans les systèmes de mémoire.
- La deuxième est que ce code visuel est inversé dans les systèmes de mémoire. « Lorsque vous voyez quelque chose dans votre champ visuel, les neurones du cortex visuel s’activent tandis que ceux du système de mémoire s’arrêtent », explique Caroline Robertson, professeur adjoint de psychologie et de sciences du cerveau à Dartmouth.
- Troisièmement, cette relation s’inverse lors de la mémorisation. « Si vous fermez les yeux et que vous vous souvenez de stimuli visuels dans le même espace, vous inverserez la relation : votre système de mémoire sera moteur et supprimera les neurones des régions perceptives », explique également Mme Robertson.
Ed Silson, maître de conférences en neurosciences cognitives humaines à l’université d’Édimbourg, commente :
« Nos résultats illustrent clairement la manière dont les informations visuelles partagées sont utilisées par les systèmes de mémoire pour mettre en évidence ou non les souvenirs rappelés. »
À l’avenir, l’équipe prévoit d’étudier comment cette dynamique de poussée et de traction entre la perception et la mémoire peut contribuer aux difficultés rencontrées dans les conditions cliniques, y compris dans la maladie d’Alzheimer.
Retrouvez ici la publication « A retinotopic code structures the interaction between perception and memory systems » publiée dans Nature Neuroscience.
