Les synapses peuvent ne pas être la base de la mémoire

Le cerveau Il contient des milliers et des milliers d'interconnexions entre ses neurones, qui sont séparés par un petit espace appelé synapse. C'est là que la transmission de l'information passe de neurone à neurone..

Depuis quelque temps, on a vu que l'activité de la synapse n'est pas statique, c'est-à-dire qu'elle n'est pas toujours la même. Il peut être amélioré ou diminué en raison de stimuli externes, tels que les choses que nous vivons. Cette qualité de pouvoir moduler la synapse est connue sous le nom de plasticité cérébrale ou neuroplasticité.

Jusqu'à présent, on a supposé que cette capacité à moduler les synapses était impliquée dans un actif dans deux activités aussi importantes pour le développement du cerveau que l'apprentissage et la Mémoire. Je dis jusqu'ici, puisqu'il existe un nouveau courant alternatif à ce schéma explicatif, selon lequel Pour comprendre comment fonctionne la mémoire, les synapses ne sont pas si importantes comme on le croit normalement.

L'histoire des synapses

Grâce à Ramón y Cajal, nous savons que neurones Ils ne forment pas un tissu unifié, mais sont tous séparés par des espaces interneuraux, des endroits microscopiques que Sherrington appellera plus tard "synapses". Des décennies plus tard, le psychologue Donald Hebb proposera une théorie selon laquelle les synapses ne sont pas toujours égal dans le temps et modulable, c'est-à-dire qu'il a parlé de ce que nous appelons la neuroplasticité: deux ou plusieurs neurones peuvent provoquer la consolidation ou la dégradation de la relation entre eux, rendant certains canaux de communication plus fréquents que d'autres. Fait curieux, cinquante ans avant de postuler cette théorie, Ramón y Cajal a laissé des preuves de l'existence de cette modulation dans ses écrits.

On connaît aujourd'hui deux mécanismes qui interviennent dans le processus de plasticité cérébrale: la potentialisation à long terme (LTP), qui est une intensification de la synapse entre deux neurones; et la dépression de longue durée (LTD), qui est à l'opposé de la première, c'est-à-dire une diminution de la transmission de l'information.

Mémoire et neurosciences, preuves empiriques controversées

L'apprentissage C'est le processus par lequel nous associons les choses et les événements de la vie pour acquérir de nouvelles connaissances. La mémoire est l'activité de maintien et de conservation de ces connaissances acquises au fil du temps. Tout au long de l'histoire, des centaines d'expériences ont été menées à la recherche de la façon dont le cerveau effectue ces deux activités.

Un classique de cette recherche est le travail de Kandel et Siegelbaum (2013) avec un petit invertébré, l'escargot marin connu sous le nom d'Aplysia. Dans cette recherche, a vu que des changements dans la conductivité synaptique étaient générés en conséquence de la façon dont l'animal réagit à l'environnement, montrant que la synapse est impliquée dans le processus d'apprentissage et de mémorisation. Mais une expérience plus récente avec Aplysia par Chen et al. (2014) a trouvé quelque chose qui est en conflit avec les conclusions tirées précédemment. L'étude révèle que la mémoire à long terme persiste chez l'animal dans les fonctions motrices après la synapse a été inhibée par des médicaments, jetant le doute sur l'idée que la synapse participe à l'ensemble du processus de Mémoire.

Un autre cas qui appuie cette idée provient de expérience proposé par Johansson et al. (2014). A cette occasion, les cellules de Purkinje du cervelet ont été étudiées. Ces cellules ont parmi leurs fonctions celle de contrôler le rythme des mouvements, et d'être stimulées par directement et sous une inhibition synaptique par des médicaments, contre tout pronostic, ils ont continué à marquer le rythme. Johansson a conclu que leur mémoire n'est pas influencée par des mécanismes externes, et qu'ils sont les cellules de Purkinje seul qui contrôle le mécanisme individuellement, quelles que soient les influences de la synapse.

Finalement, un projet réalisée par Ryan et al. (2015) a servi à démontrer que la force de la synapse n'est pas un point critique dans la consolidation de la mémoire. D'après leurs travaux, lors de l'injection d'inhibiteurs de protéines à des animaux, un amnésie rétrogradeC'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas retenir de nouvelles connaissances. Mais si dans cette même situation, on applique de petits éclairs lumineux qui stimulent la production de certains protéines (méthode dite optogénétique), oui que la mémoire peut être conservée malgré le bloc chimique induit.

Apprentissage et mémoire, mécanismes solidaires ou indépendants ?

Pour mémoriser quelque chose, nous devons d'abord l'apprendre. Je ne sais pas si c'est pour cette raison, mais la littérature neuroscientifique actuelle a tendance à rapprocher ces deux termes et les expériences sur lesquelles ils sont basés ont tendance à avoir une conclusion ambiguë, qui ne permet pas de distinguer les processus d'apprentissage et de mémoire, ce qui rend difficile de comprendre s'ils utilisent un mécanisme commun ou ne pas.

Un bon exemple est le travail de Martin et Morris (2002) dans l'étude de la hippocampe comme centre d'apprentissage. La base de la recherche s'est concentrée sur les récepteurs du N-Méthyl-D-Aspartate (NMDA), une protéine qui reconnaît le neurotransmetteur glutamate et qui participe au signal LTP. Ils ont montré que sans amélioration à long terme des cellules hypothalamiques, il est impossible d'acquérir de nouvelles connaissances. L'expérience consistait à administrer des bloqueurs des récepteurs NMDA à des rats, qui sont laissés dans un baril d'eau avec un radeau, étant incapable d'apprendre l'emplacement du radeau en répétant le test, contrairement aux rats sans inhibiteurs.

D'autres études révèlent que si le rat reçoit un entraînement avant l'administration d'inhibiteurs, le rat « compense » la perte de LTP, c'est-à-dire qu'il a de la mémoire. La conclusion à montrer est que le LTP participe activement à l'apprentissage, mais il n'est pas si clair qu'il le fasse dans la recherche d'informations.

L'implication de la plasticité cérébrale

De nombreuses expériences montrent que la neuroplasticité participe activement à l'acquisition de nouvelles connaissances, par exemple le cas précité ou dans la création de souris transgéniques dans lesquelles supprime le gène de la production de glutamate, ce qui entrave gravement l'apprentissage du glutamate animal.

Au lieu de cela, son rôle dans la mémoire commence à être plus mis en doute, comme vous l'avez lu avec quelques exemples cités. Une théorie a commencé à émerger selon laquelle le mécanisme de la mémoire se trouve dans les cellules plutôt que dans les synapses. Mais comme le souligne le psychologue et neuroscientifique Ralph Adolph, les neurosciences découvriront comment fonctionnent l'apprentissage et la mémoire dans les cinquante prochaines annéesC'est-à-dire que seul le temps clarifie tout.

Références bibliographiques:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C., et Glanzman, D. L. (2014). Rétablissement de la mémoire à long terme après effacement de son expression comportementale et synaptique dans l'aplysie. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R. et Hesslow, G. (2014). Trace mnésique et mécanisme de synchronisation localisé dans les cellules cérébelleuses de Purkinje. Proc. Natl. Acad. Sci. LES USAGES. 111, 14930-14934. doi: 10.1073/pnas.1415371111.
• Kandel, E. R., et Siegelbaum, S. À. (2013). « Mécanismes cellulaires du stockage implicite de la mémoire et base biologique de l'individualité », dans Principles of Neural Science, 5th Edn., Eds E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessel, S. À. Siegelbaum et A. J. Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461-1486.
• Martin, S. J., et Morris, R. G. M. (2002). Une nouvelle vie dans une vieille idée: l'hypothèse de la plasticité synaptique et de la mémoire revisitée. Hippocampe 12, 609-636. doi: 10.1002 / hypo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. et Tonegawa, S. (2015). Les cellules d'engramme conservent la mémoire en cas d'amnésie rétrograde. Sciences 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.