Comment les souvenirs sont-ils sélectionnés pour être conservés ?

résumé: Les chercheurs ont révélé comment le cerveau choisit les expériences quotidiennes qu'il souhaite transformer en souvenirs à long terme pendant le sommeil, et ont identifié les « pointes » dans l'hippocampe comme étant le mécanisme crucial. Ce phénomène suggère que les événements suivis de pics brusques sont plus susceptibles d’être consolidés dans des souvenirs durables. La recherche révèle que ces pics se produisent pendant les périodes d'inactivité qui suivent des expériences sensorielles et agissent comme un système de signalisation naturel pour redémarrer et renforcer certains modèles neuronaux pendant le sommeil, facilitant ainsi la formation de la mémoire.

Faits marquants:

  1. Des ondulations pointues comme marqueurs de la mémoire : Les expériences suivies de pics aigus dans l’hippocampe sont plus susceptibles de devenir des souvenirs à long terme.
  2. Pause inactive et redémarrage de la mémoire : Ces ondulations se produisent pendant les pauses après les expériences de réveil, les schémas marqués étant réactivés pendant le sommeil.
  3. Possibilité d'améliorer la mémoire : Comprendre les longueurs d'onde pointues peut conduire à de futurs traitements ou dispositifs susceptibles d'améliorer la mémoire ou de soulager les souvenirs traumatisants.

source: NYU Langone

Au cours des dernières décennies, les neuroscientifiques ont démontré l’idée selon laquelle certaines expériences quotidiennes sont transformées par le cerveau en souvenirs permanents pendant le sommeil de la même nuit.

Aujourd’hui, une nouvelle étude suggère un mécanisme qui détermine quels souvenirs sont considérés comme suffisamment importants pour rester dans le cerveau afin que le sommeil devienne permanent.

L’étude, menée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, porte sur des cellules cérébrales appelées neurones qui « se déclenchent » – ou provoquent des fluctuations dans l’équilibre de leurs charges positives et négatives – pour transmettre des signaux électriques qui codent les souvenirs.

De grands groupes de neurones dans une zone du cerveau appelée hippocampe se déclenchent ensemble selon des cycles rythmiques, créant des séquences de signaux à quelques millisecondes d'intervalle qui peuvent coder des informations complexes.

Appelés « pointes acérées », ces « cris » dirigés vers le reste du cerveau représentent le déclenchement quasi-synchrone de 15 % des neurones de l'hippocampe, du nom de la forme qu'ils prennent lorsque leur activité est captée par des électrodes et enregistrée sur un appareil d'enregistrement. . Graphique.

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Alors que des études antérieures avaient établi un lien entre les ondulations et la formation de la mémoire pendant le sommeil, la nouvelle étude a été publiée en ligne dans la revue les sciences Le 28 mars, il a été constaté que les événements diurnes immédiatement suivis de 5 à 20 pics aigus se répétaient plus fréquemment pendant le sommeil et étaient ensuite consolidés dans des souvenirs durables. Les événements qui ont été suivis de très peu ou pas de pics aigus n’ont pas réussi à former des souvenirs durables.

« Notre étude révèle que les pointes de pointe sont le mécanisme physiologique que le cerveau utilise pour décider ce qu'il faut conserver et ce qu'il faut jeter », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Gyorgy Buzaki, MD, Ph.D., Ph.D., professeur de neurosciences au Département. de neurosciences à l'Université Biggs. Neurosciences et physiologie à NYU Langone Health.

Marchez et arrêtez-vous

La nouvelle étude est basée sur un schéma bien connu : les mammifères, y compris les humains, font l'expérience du monde pendant quelques instants, puis font une pause, puis en font un peu plus, puis font une nouvelle pause. Selon les auteurs de l’étude, une fois que nous avons prêté attention à quelque chose, le calcul du cerveau passe souvent en mode de réévaluation « dormant ». De telles pauses momentanées se produisent tout au long de la journée, mais des périodes de ralentissement plus longues se produisent pendant le sommeil.

Buzsaki et ses collègues ont précédemment démontré que les pics brusques ne se produisent pas lorsque nous explorons activement des informations sensorielles ou que nous bougeons, mais uniquement pendant les pauses avant ou après.

La présente étude a révélé que les pointes de pointe représentent un mécanisme de marquage naturel pendant ces pauses après les essais de réveil, les schémas neuronaux marqués se réactivant pendant le sommeil après la tâche.

Plus important encore, on sait que les pointes acérées sont constituées de « cellules de lieu » dans l’hippocampe qui se déclenchent dans un ordre spécifique qui code chaque pièce dans laquelle nous entrons et chaque bras du labyrinthe dans lequel la souris entre.

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Quant aux souvenirs remémorés, ces mêmes cellules se déclenchent à grande vitesse pendant que nous dormons, « rejouant l’événement enregistré des milliers de fois par nuit ». Ce processus renforce les liens entre les cellules impliquées.

Pour la présente étude, les labyrinthes successifs réalisés par les rats de l'étude ont été suivis via des électrodes par des populations de cellules hippocampiques qui changent constamment au fil du temps malgré l'enregistrement d'essais très similaires. Cela a révélé pour la première fois un labyrinthe dans lequel des ondulations se produisent lors de la cessation de l'éveil, puis se rétablissent pendant le sommeil.

Les pics aigus étaient généralement enregistrés lorsque la souris s'arrêtait pour savourer une friandise sucrée après chaque parcours du labyrinthe. Les auteurs affirment que la consommation de récompenses prépare le cerveau à passer du mode exploratoire au mode sédentaire afin que des pics brusques puissent se produire.

À l’aide de sondes en silicone double face, l’équipe de recherche a pu enregistrer jusqu’à 500 neurones simultanément dans l’hippocampe des animaux pendant qu’ils parcouraient le labyrinthe. Cela crée à son tour un défi car les données deviennent très complexes à mesure que davantage de neurones sont enregistrés indépendamment.

Pour acquérir une compréhension intuitive des données, visualiser l'activité neuronale et générer des hypothèses, l'équipe a réussi à réduire le nombre de dimensions dans les données, un peu comme transformer une image 3D en une image plate, et sans perdre l'intégrité de l'image. données.

« Nous avons retiré le monde extérieur de l'équation et examiné les mécanismes par lesquels le cerveau des mammifères marque de manière innée et inconsciemment certains souvenirs comme permanents », a déclaré le premier auteur, Wan'an (Winnie) Yang, Ph.D., étudiant diplômé. à l'Université de Buzaki. laboratoire.

« La raison pour laquelle un tel système s'est développé reste un mystère, mais des recherches futures pourraient révéler des dispositifs ou des traitements capables d'éliminer les pics brusques pour améliorer la mémoire, ou même réduire le souvenir d'événements traumatisants. »

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Avec les Drs. Buzsacki et Yang, auteurs de l'étude de l'Institut de neurosciences de NYU Langone Health, sont Roman Huzar et Thomas Haenmueller. Kirill Kiselev du Centre de neurosciences de l'Université de New York était également un auteur, tout comme Chen Sun du MILA, l'Institut québécois d'intelligence artificielle, à Montréal.

Financement : Le travail a été soutenu par les subventions R01MH122391 et U19NS107616 des National Institutes of Health.

À propos de cette actualité de recherche sur la mémoire

auteur: Grégory Williams
source: NYU Langone
communication: Gregory Williams – NYU Langone
image: Image créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès fermé.
« Sélection d'expériences pour la mémoire par de fortes ondulations dans l'hippocampe« Par György Buzsáki et al. les sciences


un résumé

Sélection d'expériences pour la mémoire par de fortes ondulations dans l'hippocampe

Les expériences doivent être notées pendant l'apprentissage pour une consolidation ultérieure. Cependant, les mécanismes neurophysiologiques qui sélectionnent les expériences pour la mémoire permanente sont inconnus.

En combinant des enregistrements neuronaux à grande échelle chez des souris avec des techniques de réduction de dimensionnalité, nous avons observé que les traversées successives du labyrinthe étaient suivies par des ensembles de neurones à la dérive continue, fournissant des signatures neuronales des lieux visités et des événements rencontrés.

Lorsque l'état du cerveau changeait pendant la consommation de récompense, des pointes d'ondes pointues (SPW-R) se produisaient lors de certains essais, et leur contenu spécifique de pointe décodait les blocs d'essai qui les entouraient.

Pendant le sommeil post-essai, les SPW-R ont continué à rejouer les blocs expérimentaux qui avaient été réactivés à plusieurs reprises alors que le SPW-R était éveillé. Ainsi, la relecture du contenu des SPW-R éveillés peut fournir un mécanisme d'étiquetage neurophysiologique permettant de sélectionner les aspects de l'expérience qui sont maintenus et consolidés pour une utilisation future.

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