dimanche 17 décembre 2017

Théorie de l'Anti-mémoire



Les anti-mémoires sont des répliques de souvenirs, 
elles équilibrent des connexions opposées de même intensité

La mémoire est la fonction de notre cerveau qui nous permet de stocker et de récupérer des informations du passé. Elle est aussi liée à l'apprentissage. Les souvenirs (mémoire) sont des impulsions électriques et, chaque fois que nous apprenons quelque chose, nous créons des réseaux de connexions neuronales appelés neurones excitateurs.

Lorsque notre cerveau crée une mémoire, il établit et renforce de nouvelles connexions cérébrales. La mémoire est représentée par cette nouvelle association entre les neurones. Les niveaux d'activité électrique dans le cerveau sont finement et délicatement équilibrés. Toute excitation excessive dans le cerveau modifie cet équilibre. On pense que le déséquilibre électrique est la base de certains des problèmes cognitifs associés aux maladies psychiatriques et psychologiques telles que l'autisme et la schizophrénie. Il est donc logique de penser qu'il doit y avoir un processus compensatoire qui évite une sur-stimulation néfaste.

Une nouvelle théorie, soutenue par la recherche animale et les modèles mathématiques, suggère que, en même temps qu'une mémoire est créée, une “anti-mémoire” est également générée, c'est-à-dire des connexions sont faites entre les neurones qui fournissent le modèle inverse de l'activité électrique à ceux qui composent la mémoire d'origine. Les scientifiques croient que cela aide à maintenir l'équilibre de l'activité électrique dans le cerveau.


Recherche sur l'existence d'anti-mémoire


Des scientifiques de l' Université d'Oxford et du University College de Londres, dans une étude publiée dans Neuron en avril 2016, ont décidé de vérifier s'il existe un mécanisme cérébral qui compense l'excès d'activité électrique généré par la création de nouveaux souvenirs.

Les scientifiques ont proposé une nouvelle théorie sur la formation des souvenirs, l'existence d'anti-mémoires ou de connexions entre nos neurones qui génèrent un modèle exactement opposé à l'activité électrique originelle de la mémoire et de l'apprentissage.

L'hypothèse est générée avec l'idée que la fonction cérébrale normale résulte de l'interaction entre deux types de cellules cérébrales: les neurones excitateurs et inhibiteurs.

Les neurones excitateurs provoquent une activité dans notre cerveau et les inhibiteurs la répriment. Les scientifiques suggèrent que sans l'équilibre correct de la fonction excitatrice / inhibitrice (E/I), les neurones hautement excités pourraient causer un déséquilibre.

Lorsque nous apprenons quelque chose, des connexions sont créées entre les neurones excitateurs. C'est bien, car cela nous permet de créer de nouveaux souvenirs, mais cela déséquilibre également notre système E/I. Pour rétablir cet équilibre, des connexions inhibitrices, sous la forme d'anti-souvenirs, entrent en jeu. Ces anti-souvenirs ne détruisent pas vraiment nos souvenirs, mais ils les réduisent au silence.

Les résultats d'études antérieures chez le rat et la souris étaient positifs, mais leur objectif principal était l'esprit humain, ce qui n'était pas facile, étant donné la nécessité de placer des électrodes dans le cerveau, un processus simple chez les animaux modèles; mais désapprouvé chez les humains. Après les résultats positifs chez les rongeurs, les scientifiques ont conçu une expérience ingénieuse qui a permis de localiser la présence d'anti-mémoire dans le cerveau humain.

Pour cela, ils ont pris un groupe de volontaires, qui ont été amenés à apprendre l'association d'une série de cubes colorés ; générer, par conséquent, de nouveaux souvenirs dans leur cerveau.

Diagramme

Ce diagramme montre quatre formes de couleurs qui seront appariées par le participant au test pendant une tâche de mémoire. Les deux paires de formes sont apprises, avec la mémoire représentée par les connexions orange entre elles. Après avoir appris cette connexion, l'excitation dans le cerveau causée par l'apprentissage et la création de la mémoire est compensée par une anti-mémoire inhibitrice, représentée par les nouvelles lignes grises.

Les cases jaunes ci-dessous représentent le taux d'allumage des neurones au cours de ce processus d'apprentissage. Premièrement, avant de s'appairer, ils ne répondent qu'au carré rouge. Après avoir appris l'appariement des carrés rouge et vert, les neurones se déclenchent à n'importe quel stimulus. Lorsque l'anti-mémoire est générée, cette association est réduite au silence et les neurones ne sont activés qu'en réponse au stimulus rouge. Enfin, après avoir temporairement modifié l'anti-mémoire, l'association sous-jacente est évidente, encore une fois, avec l'activation des neurones à n'importe quel stimulus.

Lorsque les chercheurs ont utilisé le scanner cérébral avec IRM fonctionnelle pour examiner le cerveau quelques heures après l'apprentissage, ils n'ont trouvé aucune trace de mémoire dans les régions impliquées dans la mémoire.

Pendant 24 heures, les associations dans le cerveau sont devenues silencieuses. Cela aurait pu être parce que le cerveau est en train de se rééquilibrer ou simplement parce qu’elles ont été oubliées. Ils ont confirmé que le silence était une conséquence du rééquilibrage. Si les souvenirs étaient présents, mais réduits au silence par des réponses inhibitrices, ils pensaient qu'il devrait être possible de ré-exprimer les souvenirs en supprimant l'activité inhibitrice.

Neurotransmetteurs actifs
Plus tard avec l'utilisation d'une technique sûre appelée stimulation anodique transcrânienne à courant direct, ils ont appliqué un courant de faible électricité au cerveau des participants, avec laquelle il a été possible de supprimer la concentration de certains neurotransmetteurs dans le cerveau, y compris le GABA, un neurotransmetteur lié à l'inhibition. De cette façon, l'activité des neurones inhibiteurs contre la mémoire est réduite, ce qui signifie que les souvenirs des associations de forme ont été ré-exprimés et retournés aux volontaires, révélant ainsi la mémoire cachée.

En essayant de comprendre les effets de ce déséquilibre, les scientifiques sont arrivés à la conclusion qu'il doit y avoir un deuxième processus d'apprentissage qui rééquilibre l'excitation causée par la nouvelle mémoire et maintient le système entier sous contrôle. La théorie est que, tout comme nous avons de la matière et de l'antimatière, il doit y avoir une anti-mémoire pour chaque souvenir. Ce reflet précis de l'excitation de la nouvelle mémoire avec son anti-mémoire inhibitrice empêche une tempête hors de contrôle de l'activité cérébrale, assurant que le système reste en équilibre. Alors que la mémoire est toujours présente, l'activité qui l'a provoquée a disparu. En ce sens, les anti-mémoires travaillent à faire taire la mémoire originale sans l'effacer.

Traduit en langage familier cela signifie que, bien que la formation d'une nouvelle mémoire génère une puissante excitation électrique des neurones, le niveau total de l'activité électrique du cerveau est maintenu dans un équilibre curieux. Les scientifiques croient donc que la formation d'anti-mémoires est un second processus cérébral lié à l'apprentissage, dont le rôle est de rééquilibrer l'excitation neuronale et de garder le système entier sous contrôle.

Il semble donc que chez les humains, comme chez les animaux, l'anti-mémoire contre les souvenirs est essentielle pour éviter une accumulation potentiellement dangereuse de l'excitation électrique dans le cerveau, ce qui pourrait conduire à l'épilepsie et aux convulsions. On croit que les anti-mémoires peuvent également jouer un rôle important dans l'arrêt des souvenirs de l’activation spontanée entre eux, conduisant à des processus de pensée confus et gravement désordonnés.

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Une des découvertes les plus intéressantes de la physique du siècle dernier a été l'existence de l'antimatière, matière qui existe dans “l'image miroir” des particules subatomiques de la matière, comme les électrons, les protons et les quarks, mais avec la charge opposée. Avec l'antimatière, la compréhension de notre univers et des lois de la physique s'est approfondie.

Tout comme la théorie mathématique de l'antimatière et sa découverte ultérieure dans la nature et sa création dans un laboratoire étaient très importantes pour la physique du XXe siècle, il semble que l'investigation de ces anti-mémoires énigmatiques sera potentiellement révolutionnaire pour notre compréhension du cerveau et une importante focalisation pour le siècle XXI.


Grâce à l'anti-mémoire, le cerveau ne s'effondre pas lorsqu'il absorbe des informations qui facilitent l'apprentissage, puisqu'elle représente la modération. L'équilibre de l'activité électrique du cerveau est dû à l'interaction des neurones excitateurs  qui provoquent l'excitation de l'activité cérébrale  et inhibiteurs  qui suppriment une telle activité .

Sans doute c’est un pas en avant en termes de notre compréhension et de futurs traitements des maladies neuropsychiatriques telles que la schizophrénie ou l'autisme.

Voir…


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