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Behavior-dependent interactions between frontal and somatosensory cortices

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Mémoire de stockage lorsque les souris utilisent leurs moustaches pour détecter la texture

La mémoire est une fonction vitale cruciale qui est à l’origine de nombreuses maladies lorsqu’elle est défaillante. Des chercheurs ont utilisé des technologies de pointe pour déterminer ce qui se passe dans le cortex cérébral lorsque les souris agitent leurs moustaches pour sentir leur environnement.

Recherche fondamentale

Le projet AG-GF, financé par l’UE avec le soutien d’un programme Marie Skłodowska-Curie, visait à localiser l’endroit du cortex où l’information est stockée pour la mémoire à court terme. «Grâce aux progrès génétiques et technologiques des neurosciences, nous avons pu imager simultanément l’activité de millions de neurones répartis dans de nombreuses zones corticales différentes», explique Ariel Gilad, coordinateur du projet à l’Université hébraïque de Jérusalem.

Le fait de rester immobile plutôt que d’être en marche déplace l’emplacement de la mémoire

Les souris ont été suivies tout en utilisant leurs moustaches pour distinguer deux textures différentes, après quoi elles conservent l’information dans la mémoire à court terme pendant plusieurs secondes. «De façon surprenante, nous avons découvert que la mémoire à court terme était située dans deux zones très différentes, soit dans le cortex moteur secondaire frontal (M2), soit dans une zone nouvellement identifiée dans le cortex postérieur que nous avons simplement appelée zone P», révèle Ariel Gilad. Il s’avère que l’emplacement de la mémoire à court terme dépend fortement de la souris elle-même. Dans ce type de tâche, chaque souris a tendance à adopter une stratégie comportementale différente pour résoudre la tâche. Certaines adoptent une stratégie active, en bougeant et en agitant leurs moustaches pendant la sensation, tandis que d’autres adoptent une stratégie passive, en restant assises tranquillement pendant la «détection». Chez les souris «hyper», la mémoire à court terme était située dans le M2. Si les souris étaient assises tranquillement, la mémoire à court terme n’était pas présente dans le cortex frontal mais plutôt dans la zone P. «La mémoire à court terme n’est pas liée à une seule zone, mais elle est plutôt flexible en fonction de l’état interne de la souris elle-même», explique M. Gilad.

L’observation du comportement est la clé du mécanisme

En science, en général, les différences distinctes sont négligées. Par exemple, une moyenne entre différents animaux donne une valeur unique qui est censée représenter au mieux la population. M. Gilad raconte l’histoire: «Cette avancée s’est produite alors que je regardais une vidéo d’une souris spéciale qui alternait entre des stratégies actives et passives, même sur une base d’essai par essai. C’est seulement en reliant chaque essai à la carte d’activité correspondante dans le cortex que la relation entre l’état interne de la souris et l’emplacement de la mémoire à court terme devient claire.»

Transposer les résultats dans la recherche future

Il est prévu d’étendre les observations à de nombreuses autres zones du cerveau, comme les zones sous-corticales et les zones corticales difficiles d’accès. «J’ai l’intention d’étudier différents processus cognitifs tels que la perception, l’apprentissage et le traitement sensoriel qui devraient tous se rassembler pour former un intellect cohérent», ajoute M. Gilad. L’imagerie de types de cellules spécifiques dans l’ensemble du cortex est maintenant possible, ce qui permet par exemple de repérer les cellules appartenant à une couche spécifique du cortex ou les cellules qui inhibent l’activité. Il est également possible d’étiqueter les cellules qui se projettent d’une zone à l’autre et de commencer ainsi à cartographier les connexions entre les différentes zones pour mieux comprendre le cerveau en tant que réseau. _ Le cerveau est une entité dynamique et flexible, engagée dans une interaction en constante évolution entre les mondes interne et externe. M. Gilad réfléchit aux leçons tirées de l’expérience des souris du projet AG-GF: «Il n’y a pas deux cerveaux semblables sur Terre. Par conséquent, notre recherche scientifique doit adopter une nature flexible et dynamique similaire, en gardant toujours l’esprit ouvert et en soulignant la variabilité et l’ambiguïté des processus cognitifs.»

Mots‑clés

AG-GF, cortex, mémoire à court terme, souris, activité, moustaches, neuroscience, passif, stockage de mémoire

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