Pour intégrer toutes les informations qu'il reçoit, le cerveau les distribue d'abord dans des réseaux spécialisés qui interagissent de manière hiérarchique car le traitement cognitif nécessite des niveaux d'intégration plus élevés. Comprendre comment le cerveau coordonne le flux d'informations dans un système de cette nature et identifier les populations de neurones, ou nœuds critiques du réseau cérébral, nécessaires pour ce faire, est un problème fondamental en neurosciences. Ces nœuds critiques sont essentiels pour l'intégration des réseaux impliqués dans des processus aussi importants que l'apprentissage.
Cette vision plus simple a permis d'utiliser des outils mathématiques empruntés à la théorie des graphes pour étudier la communication dans le système nerveux. Ainsi, les nœuds du réseau seraient composés de populations neuronales – régions cérébrales – reliées par des connexions structurelles – axones nerveux – et fonctionnelles – activations corrélatives dans différentes populations neuronales –. Cette simplification élimine les détails du système, mais permet d'identifier plus facilement les nœuds et les connexions qui jouent un rôle fondamental dans une tâche cognitive spécifique ou dont l'altération pourrait être centrale dans des maladies neurologiques ou psychiatriques telles que la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie ou l'alcoolisme.
Types de nœuds et leur importance – Les nœuds critiques
Le modèle de connectivité est essentiel. Par exemple, un nœud avec peu de connexions – de bas grade – peut occuper une position stratégique dans le réseau car en connectant deux hubs ou plus, il pourrait avoir plus d'influence que les hubs seuls. Il a été prouvé, sur la base de la théorie des graphes, que l'existence de nœuds de bas grade avec des positions stratégiques dans le réseau, appelés “nœuds critiques”, était bénéfique pour la stabilité du réseau et empêchait la propagation de défaillances en cascade.
Les clubs exclusifs de hubs dans le câblage neuronal du cerveau
Noyau accumbens
Le noyau accumbens, qui signifie “noyau reposant sur le septum”, est un groupe de neurones dans le cerveau, situé à l'endroit où le noyau caudé et la partie antérieure du putamen se rencontrent latéralement par rapport au septum pellucidum.
Le noyau accumbens et le tubercule olfactif constituent la partie ventrale du striatum, qui fait partie des ganglions de la base.
Un rôle important dans le plaisir, comprenant le rire et la récompense, ainsi que la peur, l'agressivité, l'addiction et l'effet placebo, est attribué à ce noyau, c'est pourquoi il est impliqué dans le circuit prix-récompense.
Nouveau mécanisme pour renforcer les réseaux de neurones de la mémoire
Des chercheurs de l'Institut des neurosciences de San Juan de Alicante UMH-CSIC et du Levich Institute of Physics de la City University de New York, dont les travaux ont été publiés dans Nature Communications en juin 2018, ont découvert un nouveau mécanisme pour renforcer les réseaux cérébraux de la mémoire.
Cette étude suggère que les mémoires qui nécessitent l'interaction de l'hippocampe et du cortex préfrontal nécessitent également l'intervention du noyau accumbens pour se former. Les résultats sont confirmés par l'inactivation pharmacogénétique du noyau accumbens, qui abolit complètement la formation du réseau de la mémoire, tandis que l'inactivation des autres aires cérébrales laisse ce réseau intact.
Le travail souligne également que la synchronisation entre le noyau accumbens, l’hippocampe et le cortex préfrontal, lors du stockage de nouvelles informations, fournit un mécanisme de mise à jour des souvenirs qui guidera les comportements futurs, en fonction de l’information stockée dans le passé.
Les résultats ont des implications pratiques pour le traitement des pathologies cérébrales basées sur la connectivité fonctionnelle, telles que la dépendance aux substances d'abus, la schizophrénie ou la dépression. Il permet, par exemple, de concevoir des protocoles d'intervention visant des nœuds critiques du cerveau pour manipuler leur activité, cherchant à renforcer les connexions entre les réseaux de neurones cérébraux, par exemple, pour renforcer la mémoire.
Jusqu'à présent, on savait que le noyau accumbens participait à la formation des mémoires, entre autres fonctions, mais son rôle fondamental dans la stabilisation de l'interaction entre l'hippocampe et d'autres régions du cortex cérébral était inconnu, comme l'ont découvert les scientifiques. Ces interactions sont essentielles pour la consolidation à long terme des mémoires.
Comment la mémoire à long terme est-elle créée et consolidée ?
Une étude menée par des chercheurs du Département de biologie cellulaire, physiologie et immunologie et de l'Institut des neurosciences (INC), coordonnée par l'Université McGill et publiée dans Nature en octobre 2020, a décrit les processus qui se produisent dans les neurones de l'hippocampe pour que des mémoires à long terme puisent être créés et l'apprentissage soit possible.
La mémoire à long terme est un mécanisme cérébral qui nous permet d'encoder et de conserver une quantité presque illimitée d'informations tout au long de la vie. Des protéines clés qui activent la synthèse des protéines sont impliquées dans sa formation, comme la sous-unité α du facteur d'initiation eIF2 (eIF2α).
L'équipe a montré que l'implication d'eIF2α dans la formation de nouvelles mémoires à long terme est due à son activité dans deux types de neurones de l'hippocampe : les neurones excitateurs et les neurones exprimant la somatostatine – un groupe de neurones inhibiteurs –. De manière parallèle et autonome, la réduction de la phosphorylation de eIF2α dans ces deux sous-populations est suffisante pour augmenter la synthèse protéique, renforcer les connexions entre neurones et améliorer la mémoire à long terme.
Pour étudier ces effets, une technique développée par les chercheurs a été utilisée, qui a permis de démontrer que les modifications qui se produisent dans les neurones excitateurs lors de l'apprentissage sont similaires à celles qui sont observées lorsque la phosphorylation de eIF2α dans ces neurones est génétiquement empêchée. C’est important car ceci a permis de valider le modèle génétique et d'identifier les changements que l'apprentissage produit au niveau transcriptionnel.
L'existence de deux processus autonomes de consolidation de la mémoire médiée par la forme non phosphorylée de eIF2α peut répondre à un avantage évolutif pour assurer et réguler la durée d'une mémoire donnée.
L'étude est la première à analyser séparément le rôle des neurones excitateurs et inhibiteurs de l'hippocampe dans la consolidation de ce type de mémoire, et contribue à comprendre le phénomène de création et d'entretien des souvenirs, encore si méconnu.
Des scientifiques découvrent une nouvelle classe de cellules de mémoire dans le cerveau
Selon une étude menée par des chercheurs de l'université Rockefeller, publiée dans Science en juillet 2021, un nouveau type de neurones de mémoire a été découvert dans le lobe temporal du cerveau qui relie la perception des visages à la mémoire à long terme, ce qui explique comment le cerveau enregistre le visage des êtres chers.
Les scientifiques recherchent depuis longtemps une classe de cellules cérébrales qui expliquent le flash viscéral de reconnaissance que nous ressentons lorsque nous voyons un visage très familier, comme celui d'une grand-mère.
Le "neurone de grand-mère". Dans les années 1960, la théorie du "neurone de grand-mère" est formulée, une cellule cérébrale qui coderait, à elle seule, un concept spécifique et complexe. Ainsi il y aurait un neurone pour se souvenir du visage de la grand-mère, un autre pour celui de la mère et successivement. Mais son existence n'a jamais été prouvée.
Il s'agit de la première preuve de cellules cérébrales hybrides qui se comportent comme des cellules sensorielles, avec des réponses fiables et rapides aux stimuli visuels, et qui sont capables de lier la perception des visages à la mémoire.
De plus, elles agissent comme des cellules de mémoire qui ne répondent qu'aux stimuli que le cerveau a déjà vus – dans ce cas, des individus connus – reflétant un changement dans le cerveau à la suite de rencontres précédentes.
Connexion entre les domaines sensoriels et mémoriels
Ce sont des cellules très visuelles et sensorielles, mais comme des cellules de mémoire. Ils ont découvert un lien entre les domaines sensoriel et mémoriel.
Implications cliniques pour les personnes atteintes de prosopagnosie ou de cécité faciale. À l'avenir, ces résultats pourraient avoir des implications cliniques pour les personnes atteintes de prosopagnosie, ou de cécité faciale, qui dans le pire des cas ne peuvent même pas reconnaître leurs proches.
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Exercices pour renforcer les neurones de la mémoire
Au fil du temps, notre cerveau et notre mémoire sont affectés par la perte de compétences. Pour rester agile, les experts recommandent d'effectuer des exercices cognitifs, de tester notre dextérité et notre capacité à retenir les informations.
Cela peut être fait en résolvant des énigmes, des mots croisés, des énigmes et d'autres jeux bien connus, mais si nous nous engageons régulièrement dans des activités que nous aimons, nous ne “maintenons” que des zones du cerveau qui sont déjà saines et actives. Donc, pour exercer les autres zones inactives, nous devons rechercher de plus grands défis, comme si nous faisions des exercices physiques.
Exemple : 8D AUDIO CLASSICAL MUSIC Bach, Mozart, Chopin, Beethoven, Tchaikovsky (USE HEADPHONES)
Journée de la main non dominante. Un jour par semaine, essayez de tout faire avec la main que vous n'utilisez pas habituellement. Si nous sommes droitiers, nous devenons gauchers, ou vice versa. Cette activité facilite une traversée des hémisphères cérébraux et augmente la réserve cognitive.
Faire quelque chose qui nous met mal à l'aise. Il faut éviter de tomber dans la zone de confort. Faire des choses difficiles à faire pour nous, même s'il s'agit de petits actes, comme ne pas manger un dessert que nous aimons ou emprunter des itinéraires différents de ceux d'habitude.
Travailler avec les odeurs. Placer des parfums familiers dans des récipients, comme un savon d'enfance ou un vieux parfum. L'exercice consiste à bander les yeux et à se laisser surprendre par l'odorat. De cette façon, nous activons l'un des sens les moins développés et ouvrons de nouvelles connexions neuronales. Cette dynamique peut aussi se faire avec les saveurs, si vous avez des difficultés avec l'odorat.
Faire du sport ou jouer. Le sport active également notre cerveau, et nous aide même à développer de nouveaux neurones. Lorsque le corps bouge, en plus, l'esprit se détend et crée un espace idéal pour apprendre.
Défier l'attention. Il existe des livres et des dynamiques pour trouver les différences entre deux images ou en trouver une qui est cachée. Cet exercice aide à former l'attention. Le pratiquer tous les jours, lorsque nous sommes dans la rue ou en file d'attente. Le défi est très simple : on observe ce que portent les gens qui nous entourent, on ferme les yeux et on essaie de se souvenir des détails de leurs chaussures, des vêtements qu'ils portent, de leurs caractéristiques physiques et même de ce qu'ils faisaient à ce moment-là.
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