Semaine du cerveau : comment se forment les souvenirs ?

La vie est un continuum, les évènements s'enchaînent sans pause. Notre cerveau, lui, appréhende les choses différemment. Selon toute vraisemblance, la mémoire segmente notre vie en évènements distincts, comme une histoire découpée en chapitres. Chaque évènement marquant serait alors rangé dans son « dossier » et lorsque nous nous plongeons dans nos souvenirs, le cerveau n'a qu'à parcourir les différents dossiers ou chapitres qui constituent notre mémoire. Un processus que les scientifiques nomment event segmentation, en anglais, et que l'on pourrait traduire littéralement par segmentation évènementielle. 

La mémoire, des milliers d'évènements classés en dossier

Au centre médical Cedars-Sinaï, à Los Angeles, une équipe de neurobiologistes a identifié les neurones impliqués dans le processus de segmentation évènementielle dans le cerveau de 19 volontaires soignés à l'hôpital pour de l'épilepsie. « Les patients avec une épilepsie résistante aux médicaments se voient implanterimplanter des électrodesélectrodes de profondeur pour localiser les zones où débute la crise, dans le cadre de leurs procédures cliniques. Nous profitons de cette rare opportunité pour enregistrer des signaux neuronaux directs provenant de différentes régions du cerveau pendant leur séjour à l'hôpital », explique Jie Zheng, premier auteur de l'étude parue dans Nature Neuroscience.

Alors qu'il n'y a pas de rupture claire dans l'expérience de la vie, pour mener à bien leurs expériences les scientifiques ont dû simuler des frontières douces et franches entre les évènements. « La différence entre une frontière franche et une douce réside dans la taille de l'écart par rapport au récit en cours. Est-ce une histoire totalement différente ou une nouvelle scène de la même histoire ? », explique Ueli Rutishauser, co-directeur de cette recherche.

Concrètement, les scientifiques ont passé une vidéo aux 19 participants avec des frontières douces : un homme devant son ordinateurordinateur puis le même homme mais filmé sous un autre angle et des frontières franches : un homme et son chienchien dans un salon puis, la scène suivante, un autre homme dans un jardin. Pendant le visionnage des scènes, l'activité des neurones a été enregistrée grâce aux électrodes implantées dans le cerveau des volontaires. Ainsi, une population de neurones, nommée « cellules frontières » s'active directement après une frontière douce ou franche. Tandis qu'une autre, appelée « cellules évènements » ne s'active qu'après une frontière franche, ne semblant pas remarquer les frontières douces.

Exemple de frontières douces et franches. NB : pas de frontière, SB : une frontière douce, HB : une frontière franche. © extrait de Jie Zheng et al. Nature Neuroscience

Parcourir les dossiers de la mémoire

Rutishauser et ses collègues pensent que quand les cellules « frontières » et « événements » atteignent leur pic d'activité en même temps - après une frontière forte uniquement -, le cerveau crée un nouveau souvenir, un nouveau dossier dans sa mémoire. Ces pics agissent comme des « ancres pour un voyage mental dans le temps », selon Rutishauser. Il ne reste plus qu'à tester cette théorie.

Dans un second jeu d'expériences axées cette fois-ci sur le souvenir, les participants ont réalisé deux tests de mémoire. Dans le premier test, ils ont dû dire si l'image présentée apparaissait ou non dans la vidéo vue auparavant. Les résultats montrent qu'ils se rappellent mieux des images situées avant ou après une frontière franche ou douce, et donc comprises dans un même « dossier ». Dans le test suivant, les participants ont dû dire, entre deux images, laquelle apparaît en premier dans la vidéo. Ils ont eu du mal à remettre en ordre des images de part et d'autre d'une frontière franche, suggérant qu'elles appartiennent à deux dossiers différents.

L'intérêt de ces recherches est d'améliorer notre compréhension dans le fonctionnement de la formation de la mémoire, et dans un futur lointain, servir d'idée fondatrice pour le développement d'un traitement pour les troubles de la mémoire. « Nous prévoyons de tester la théorie selon laquelle les cellules frontières et événements activent les neurones dopaminergiques lorsqu'elles se déclenchent, et que la dopamine, une substance chimique qui envoie des messages entre les cellules, pourrait être utilisée comme thérapiethérapie pour renforcer la formation de la mémoire », conclut Jie Zheng.