Les circuits nerveux impliqués dans la mémoire

I. Etude de cas pathologique: H.M

En 1935 ce patient à l'âge de 9 ans est renversé par un cycliste et est blessé à la tête. Pour conséquences, crises d'épilepsies qu'on ne pouvait calmer à cette époque. Les crises au fil des années se faisaient de plus en plus fréquentes et de plus en plus importantes. On a vu que les structures impliquées se situaient dans le lobe temporal médian (où il y a l'amygdale et l'hippocampe).

A l'âge de 27 ans, il arrivait à une crise majeure par semaine et cela devenait ingérable, les médecins ont décidés d'intervenir chirurgicalement et enlever la partie cérébrale foyer de l'épilepsie ils ont enlevés le lobe temporal médian et de l'hippocampe des deux côtés.

               

Après l'opération il n'avait plus ses crises d'épilepsie mais ne pouvait plus transformer un événement en souvenir.
Il avait le souvenir de son passé, son accident etc, mais ne se souvenait plus des événements récents. Il avait un amnésie antérograde ( amnésie de fixation) qu'il gardera toute sa vie.

Les observations de Brenda Miller (psychologue)  sur H.M ont montré que la mémoire procédurale n'était pas localisée au même endroit que la mémoire à long terme et que la mémoire de travail.

 

    "Brenda Milner"                                                      "H.M"

On sait maintenant que la mémoire de travail fait intervenir une partie du cortex frontal qui est le cortex préfrontal. C'est le cortex préfrontal qui intervient dans la mémoire de travail.

                               

Pour la mémoire procédurale de HM on a observé qu'au bout du dixième essais de travaux par essais-erreurs, il s'améliore (le nombre d'essais diminue).

Et on voit que dès le premier essai des la séance suivante l'erreur est diminuée. Il s'améliore donc au niveau procédural. Puis il ne fera quasiment plus d'erreur.

La mémoire procédurale fait intervenir des régions cérébrales fait intervenir des régions cérébrales.

C'est le striatum (noyau caudé et putamen), structure des ganglions de la base.

                       

  Ces structures contrôlent la motricité et il y a également le cervelet, mais il y a aussi encore le cortex préfrontal, celui-là même qui intervient pour les automatismes (lecture), l'amygdale est impliquée dans la mémoire des émotions.

Mais dans la mesure où HM conservait tous ses souvenirs antérieurs ça a fait dire aux chercheurs que l'hippocampe n'était pas nécessaire au stockage à long terme des souvenirs mais à la conversion des souvenirs à court terme en souvenirs à long terme.

II. Les circuits nerveux de la mémoire déclarative

II.1>à la recherche de l'engramme

L'engramme est la trace physique du stimulus.

Où est localisée la mémoire déclarative?

Dès 1920 un neuropsychologue Karl Lashley a été le premier en faisant faire des tâches et tests moteurs dans des labyrinthes en lésant différentes lésions chez les rats était arrivé à la conclusion que la mémoire n'est pas localisé à une région spécifique mais que les souvenirs étaient distribués à l'ensemble des neurones corticaux. Il n'y a pas « un » centre de localisation de la mémoire. La trace d'un souvenir est distribué dans plusieurs régions.

Puis dans les années 1950 le psychologue Hebb, qui s'intéressait à la base de la mémorisation proposa que: « l'engramme pourrait être constitué par des connexions nerveuses par plusieurs neurones appartenant à une assemblée cellulaire. Ce serait les mêmes neurones qui prennent en charge l'information initiale ».

Stimulation des 8 neurones de l'assemblée, puis stimulation réverbérante qui renforce l'activité entre ces groupes de neurones. Puis renforcement des connexions (synapses) et PLT entre eux.

Cet assemblée de cellule constitue la trace du souvenir, son engramme. 

Ce qui fait que par la suite si on présente cette image:

 

On à tendance à voir un cercle malgré les blancs!!...

Après apprentissage, quand on a présenté une partie de la forme on va dire que ça a stimulé 4 neurones mais comme ces neurones appartiennent à une assemblée et comme il y a des renforcements entre eux alors la stimulation de 4 d'entre eux réactive l'assemblée et donne la représentation complète du stimulus.

La théorie des assemblées de Hebb rendrait compte de la trace d'un souvenir.

Dans un souvenir on a des informations sensorielles, temporelles (c'était quand), spatial (où?), puis quand le souvenir revient on le revit et on se rappelle comment on se sentait (vécu émotionnel). Tous ces aspects sont traités par des régions différentes du cerveau.

Cela a fait inférer que dans ce schéma là:

Il y a un groupe de neurones pour les infos visuelles, auditives, olfactives, d'autres groupes dans la localisation temporelle et spatiale, d'autre dans l'état émotionnel. Tous ces groupes de neurones comme ils ont participé à la prise en charge de l'événement initial ils se sont renforcés entre eux.

Il suffit qu'on entende une musique qui se jouait qui nous a marqué émotionnellement et on se rappelle un événement agréable. Cela va plus loin qu'une activation partielle de l'assemblée de neurones: un facteur peut déclencher le souvenir en mémoire.

L'engramme est constitué par des connexions renforcés entre des groupes de neurones. Ces neurones sont les mêmes que ceux qui ont participé à la prise en charge de l'information.

Le souvenir est il uniquement un renforcement de connexions dans le cerveau?

Pas seulement il y a certaines régions indispensables quand même (comme l'hippocampe).

II.2> Structures impliquées dans la mémoire déclarative

Suivons les étapes de la mémorisation

A. Encodage

A1:réception des informations

A2: formation des souvenirs

A3: consolidation des souvenirs

B: stockage des souvenirs (engramme)

C:Récupération

A.

A1:Réception des information

Vont être mis en jeu les parties du cortex où aboutissent des aires sensorielles primaires pour l'analyse brute.

Les aires associatives vont intégrer une information sensorielle avec d'autres informations sensorielles qui arrivent au même moment (c'est  d'ailleurs dans ces aires que les informations sont traitées justement selon nos souvenirs).

Le cortex associatif intègre les informations sensorielles avec tout ce qui se passe à un moment donné. Un traitement complexe de l'information donc.

Des lésions du lobe temporal entraine des troubles de la reconnaissance », pariétale de la conscience du corps, lobe frontal: trouble de la personnalité et réponses adaptés. Tout cela peut modifier la perception de l'événement.

Donc la réception des informations concerne les aires sensorielles primaire (cortex primaire) et le cortex associatif formé par l'ensemble des aires associative.

A2: Formation des souvenirs dans l'hippocampe

Ce rôle de l'hippocampe est indispensable pour la formation des souvenirs..

Patient HB:

Il a fait une ischémie à 52 ans et tout comme HM il a présenté une amnésie antérograde.

A son décès, une autopsie de son cerveau est effectuée. On s'est aperçu que contrairement à HM l'ischémie était localisée uniquement à l'hippocampe (les deux hippocampes droite et gauche). C'était une perte des neurones de la région CA1.

Mais l'hippocampe est il suffisant pour conserver les souvenirs?

Il va devoir être aidé par d'autres structures...

A3: Consolidation des souvenirs

Même si l'hippocampe est intact la consolidation des souvenirs est perturbée dans le cas de lésion du lobe temporal médian, certaines régions du néocortex et le diencéphale (régions diencéphalique).

Dans le lobe temporal médian on a bien sûr l'hippocampe mais aussi des structures parahippocampiques comme le cortex entorhinal qui redistribue les infos à l'hippocampe et l'amygdale (essentiellement les informations olfactives).

Le cortex périrhinal et cortex parahippocampique sont aussi des zones de transits qui amènent les infos dans l'hippocampe. Mais il ne faut pas oublier l'amygdale qui est une petite structure qui a comme principales fonctions (activités émotionnelles, sexuelles, etc) elle appartient au système limbique.

C'est l'amygdale qui donne sa composante émotionnelle au souvenir.

A l'imagerie on s'aperçoit que plus l'amygdale est active, plus le stockage des souvenirs est amélioré. Il y aurait rapport entre consolider les souvenirs et l'activité de l'amygdale.

Si on fait des injections d'hormones de stress on améliore les performances (aussi ce qui est percutant, c'est que l'amygdale secrète cette hormone).

L'amygdale envoie des fibres nerveuses qui envoient de la dopamine à l'hippocampe. Plus l'émotion est importante plus l'amygdale va inonder l'hippocampe de dopamine.

Suivant l'état du stress on a un renforcement du phénomène de mémorisation où on perd une partie de l'événement.

L'émotion peut prendre le pas sur le raisonnement donc sur la cognition.

L'amygdale dans les bonnes émotions stimule l'hippocampe et en ce qui concerne les stress très intenses, extrêmes (viols, attentas), l'amygdale va avoir une action inhibitrice sur l'hippocampe mais son activité augmente. Du coup on ne garde que ce qui est stockée par l'amygdale dans l'après coup. Cela peut aller à une amnésie péritraumatique (amnésie du contexte dans lequel s'est passé l'événement)

Mais il y a aussi une structure du néocortex: le cortex (associatif) cingulaire situé au dessus du corps calleux. Le cortex cingulaire semble nécessaire dans la consolidation des souvenirs. Cette région est relié à tout ce qui est émotionnel et aussi réactions végétatives (sueurs, respiration).

Puis il y a les structures du diencéphale comme le thalamus et l'hypothalamus qui gère l'expression de nos émotions. Ces 2 zones interviennent et le cortex cingulaire est relié au thalamus et l'hypothalamus qui sont reliés eux mêmes à l'hippocampe.

B: Stockage des souvenirs

Les souvenirs ont été traités et consolidés par toutes les structures qu'on a vu précédemment. Après cela elle se redistribue au niveau du cortex cérébral au niveau du néocortex dans les aires associatives du cortex cérebral avec une forte partie en charge dans le cortex frontal et préfrontal.

On retourne aux régions qui ont pris en charge les différents aspects du stimulus, pour le stockage.

C: Récupération des souvenirs

On pense que ce sont les mêmes structures qui interviennent

BILAN