Ruby Villar-Documet - Psychologue clinicienne, Psychothérapeute, Paris
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63. ELECTROPHYSIOLOGIE & NEUROSCIENCES.

Carte révisée de l'emplacement de la mémoire de travail dans le cerveau

Résumé : La mémoire de travail ne se limite pas à une seule zone du cerveau. Elle nécessite une activité synchronisée d'au moins deux régions du cerveau.

Source : Université Rockefeller

Mémoire de travail : c'est ainsi que vous n'oublierez jamais de boire du lait ou de vous souvenir d'un nombre suffisamment long pour l'écrire lorsque vous faites une liste de courses mentale. Cependant, la mémoire de travail n'est pas seulement une condition préalable à un fonctionnement réussi : la capacité de garder des informations brèves dans notre esprit est au cœur de presque tout ce que nous faisons.

Et, comme le montre une nouvelle étude sur les souris oublieuses, les processus cérébraux derrière cette compétence sont plus complexes qu'on ne le pense généralement.

Dans un article de Cell, les chercheurs présentent des preuves que la mémoire de travail n'est pas clairement confinée à une zone du cerveau, mais nécessite une activité synchrone d'au moins deux. Les résultats remettent en question les hypothèses de longue date selon lesquelles la mémoire de travail n'est le travail que d'une partie du cerveau et aident les scientifiques à identifier sa base génétique et mécanique.

« Il y avait en fait des indices issus de recherches antérieures selon lesquelles de multiples structures cérébrales sont en quelque sorte impliquées dans la mémoire de travail », explique Priya Rajasethupathy, neuroscientifique à l'Université Rockefeller. « Nos nouvelles découvertes nous donnent des informations plus tangibles sur ce que sont ces domaines et comment ils y contribuent.»

Ingrédients de bonne mémoire

Des études pionnières dans les années 70 et 80 ont retracé les fondements neuronaux de la mémoire de travail jusqu'au cortex préfrontal du cerveau. Là, les neurones semblent préserver les informations en se déclenchant collectivement pendant des secondes à quelques minutes, beaucoup plus longtemps que la norme de la milliseconde pour les neurones individuels. Mais ce mécanisme à lui seul n'explique pas les aspects les plus compliqués de la mémoire de travail - y compris, par exemple, comment nous pouvons garder plus d'un élément à l'esprit, ou faire face à des distracteurs tout en nous souvenant de ce qui nous tient à cœur.

« Il est devenu de plus en plus clair que l'activité persistante dans le cortex préfrontal, bien qu'importante, ne peut pas être toute l'histoire », explique Rajasethupathy, Jonathan M. Nelson Family Assistant Professor.

Pour approfondir cette question, l'équipe de Rajasethupathy s'est associée à Praveen Sethupathy et à son laboratoire de l'Université Cornell pour explorer le fonctionnement de la mémoire de travail au sein d'une population spéciale de souris génétiquement diverses. « Contrairement aux souris de laboratoire standard, ces souris ont un niveau de diversité génétique reflétant celui des populations humaines », dit Sethupathy, « Cela signifie que certaines peuvent être excellentes pour les tâches de mémoire de travail, et d'autres pas tellement, et nous pouvons étudier ce qui se trouve dans leur cerveau. la physiologie donne lieu à cette variabilité. »

Les souris ne peuvent pas réciter une liste de courses pour montrer leurs capacités de mémoire. Mais lorsqu'ils sont placés dans un labyrinthe, ils préfèrent explorer un nouveau bras du labyrinthe à chaque visite. Le succès d'une souris à trouver un nouveau territoire à l'intérieur du labyrinthe est donc une mesure de sa mémoire de travail.

Comme prévu, les scientifiques ont constaté de grandes variations dans les performances des souris, et une analyse génétique ultérieure a mis en évidence un endroit dans le génome qui pourrait expliquer une partie considérable, 17%, de cette variabilité.

Là, les chercheurs ont trouvé un gène avec des effets frappants sur la mémoire de travail des animaux. En stimulant son expression, ils pourraient faire passer une souris d'une souris qui fonctionnait au niveau du hasard à une souris qui réussit 80% du temps - ou créer des souris plus oublieuses en entravant l'expression du gène.

Des gènes aux circuits cérébraux

L'équipe a ensuite étudié comment ce gène, qui existe également chez d'autres mammifères et humains, affecte le cerveau et le comportement d'une souris.
Le gène code pour la Gpr12, un « récepteur orphelin », ainsi appelé parce qu'on ne sait pas quelle molécule dans le cerveau l'active. À leur grande surprise, les chercheurs ont découvert que ces récepteurs ne se trouvent pas dans le cortex préfrontal, le siège présumé de la mémoire de travail, mais dans des neurones beaucoup plus éloignés du thalamus cérébral.

Les souris très performantes avaient environ 2,5 fois plus de ces récepteurs dans leur thalamus que les souris peu performantes. Les enregistrements de l'activité cérébrale ont révélé que ces récepteurs aident à établir une activité synchrone entre le thalamus et le cortex préfrontal pendant les tâches de mémoire de travail.

Cette synchronie semble être essentielle pour maintenir la mémoire, les chercheurs ont constaté : plus elle était élevée, plus la souris était susceptible de faire un choix précis «gauche ou droite» lorsqu'elle se trouvait à une fourche dans le labyrinthe, montrant qu'elle s'était souvenue les informations obtenues lors d'une précédente visite.

"Nous démontrons que les souris qui fonctionnent mieux, ont plus de ces récepteurs et sont donc capables d'établir plus de synchronie", a déclaré Rajasethupathy.

Les résultats élargissent les modèles classiques en révélant le rôle crucial du dialogue entre le cortex préfrontal et le thalamus, suggérant de nouvelles façons pour les chercheurs de penser la mémoire de travail. Rajasethupathy et ses collègues prévoient de continuer à étudier les détails du rôle joué par les récepteurs Gpr12 - travail qui pourrait conduire à des cibles thérapeutiques potentielles pour traiter les déficits de la mémoire de travail.

« Il est rare de trouver un seul gène ayant une forte influence sur une fonction cognitive complexe comme la mémoire de travail », dit-elle. « Mais c'était vrai dans ce cas, et cela nous a conduit à des mécanismes inattendus impliqués dans la mémoire de travail.

À propos de cet article de recherche sur la mémoire

Source:
Institut Garvan de Recherche Médicale

Contacts:
Katherine Fenz - Université Rockefeller

Source de l'image:
L'image est créditée au Laboratoire de Dynamique Neurale et Cognition de l'Université Rockefeller.

 

Novembre 2020