Et si ces scientifiques avaient trouvé le moyen de considérablement améliorer notre mémoire ?

Une étude menée par des chercheurs américains vient tout juste de publier des résultats positifs concernant l’amélioration de la mémoire à court terme. Les recherches, effectuées sur des rats, montrent qu’avec une manipulation génétique il est possible d’améliorer considérablement sa mémoire de travail, ce qui constitue une possible issue pour les personnes souffrant d’Alzheimer.

Des recherches importantes qui s’intéressent à la mémoire

L’activité cérébrale sous-tend un processus ou des calculs spécifiques particulièrement importants pour les différentes facultés cognitives, comme la mémoire. Les chercheurs se sont intéressés à ces signaux cérébraux, qui sont des sortes d’ondes (d’oscillations) à haute fréquence liés à la mémoire.

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Les chercheurs avaient déjà remarqué que les ondulations dans l’hippocampe, une région importante du cerveau pour la mémoire, pouvaient déplacer les souvenirs dans la mémoire à long terme pendant le sommeil. Une étude de 2012, menée par des neuroscientifiques, a également montré que les oscillations avaient un rôle dans la mémoire même quand on était réveillé. Ils ont donc décidé de manipuler ces ondulations pour voir comment elles pouvaient permettre d’améliorer la mémoire.

L’étude a été menée à l’école de médecine de NYU et a été dirigée par György Buzsáki, professeur de neuroscience. L’équipe a démontré que prolonger l’onde des oscillations dans l’hippocampe des rats avait significativement amélioré leurs performances pour une tâche effectuée dans un labyrinthe. L’expérience s’intéresse donc à la mémoire de travail, qui est sollicitée lorsque vous devez retenir une information à la volée, un numéro de téléphone par exemple. Elle vous permet également de retenir les informations à court terme pendant la réalisation d’une activité.

En quoi consiste l’expérience ?

Les chercheurs se sont d’abord intéressés à une base de données construite à travers plusieurs années d’expériences, qui englobait toutes les propriétés des ondulations enregistrées chez les rats lors de la réalisation de tâches. Ils ont alors remarqué que les ondulations enregistrées étaient beaucoup plus longues lorsque les rats devaient sortir d’un labyrinthe, que lorsqu’ils se promenaient ou exploraient les pistes. Or, lorsque les rats sont dans un labyrinthe, cela exige qu’ils utilisent leur mémoire.

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Dans une première tâche, les rats devaient explorer un labyrinthe en forme de M, pour trouver une récompense (du sucre) au bout de la branche droite du M. Ils refaisaient ensuite la même expérience mais cette fois-ci la récompense se trouvait dans la branche opposée. Les chercheurs ont donc observé des ondulations significativement plus longues dans les essais où les rats ont réussi leur tâche plutôt que dans les autres. “Vous pouvez enregistrer un schéma électrique très simple dans le cerveau et dire si la performance de l’animal sera bonne ou non, ou si l’animal est en train d’apprendre ou non”, explique le professeur. Ces résultats suggèrent donc que l’hippocampe génère des ondulations plus longues lorsque les activités requièrent une forte intensité de la mémoire, et que ces signaux de longue durée améliorent la performance.

Pour bien vérifier que de plus longues ondulations contribuaient à de meilleures performances, l’équipe a augmenté artificiellement ces ondulations chez les rats, lorsqu’ils devaient faire la tâche du labyrinthe en M. Ils se sont intéressés à l’optogénétique, en utilisant de la lumière acheminée par un câble à fibre optique, pour activer les neurones (sensibles à la lumière) génétiquement modifiés, dans l’hippocampe des rats.

Ils ont alors enregistré l’activité neuronale dans l’hippocampe pendant la tâche, ce qui leur a permis de détecter directement les ondulations qui se produisaient. Lorsqu’une ondulation était détectée, les pulsions lumineuses ont été déclenchées pour activer les neurones modifiés.  Ces stimulations ont doublé considérablement la durée des ondulations et ont significativement amélioré la performance des rats, en comparaison avec d’autres conditions où il n’y avait pas de stimulation lumineuse, ou lorsque la stimulation était appliquée après un court délai.

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Une étude importante pour l’amélioration des performances cognitives, notamment liées à la mémoire

Les chercheurs se sont penchés sur les propriétés des neurones pour comprendre comment de longues ondulations pouvaient accroître la performance. L’ondulation n’est pas simplement une répétition de l’activité d’une même oscillation de neurones à travers le temps, mais une activité qui se propage à plus de neurones tandis que le signal continue.

L’équipe a alors observé que des neurones particuliers tendent à s’exciter, que ce soit au début ou à la fin du signal. “Les neurones qui s’excitent vite sont comme les gens bavards, ils sont actifs dans de nombreuses situations”, explique le chercheur.

L’hippocampe contient donc des neurones spécialisés dans la navigation spatiale, qui vont s’exciter lorsque l’animal se trouve à une localisation précise. Les chercheurs ont donc découvert que les neurones qui s’excitent à la fin d’une longue ondulation sont davantage liés à la localisation puisque le rat se trouvait dans la branche du M.  Cette nouvelle étude suggère et soutient donc que prolonger les ondulations qui requièrent des neurones en plus pour générer le signal, va permettre une activité efficace et pertinente pour la tâche à accomplir. “Lorsqu’ils prolongent les ondulations, il recrutent des cellules qui réactivent les trajectoires que les animaux doivent prendre”, explique Jadhav, qui avait participé à l’étude de 2012, mais pas celle-ci. “C’est peut-être un mécanisme pour faire une recherche cognitive de tous les chemins disponibles, que d’autres zones du cerveau peuvent lire et agir dessus.”

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Les chercheurs espèrent que cette étude va éventuellement permettre d’aider à développer des moyens pour traiter ce type de problèmes de mémoire qui apparaissent souvent au déclin cognitif lié à l’âge ou à la maladie d’Azheimer. Elle pourrait également aider pour les difficultés rencontrées lors de l’apprentissage.

Malheureusement, les techniques utilisées dans ces expérimentations seraient difficiles à appliquer aux humains, puisqu’elle sont très invasives et requièrent une modification génétique. Mais le chercheur Buzsáki explique qu’ils travaillent sur une méthode non-invasive.