Types de mémoire à long terme, bases neuronales et troubles

Le mémoire à long terme (MLP) est une mémoire très durable avec une capacité apparemment illimitée. Une mémoire à long terme peut durer de plusieurs heures à plusieurs années.

Les souvenirs qui atteignent la mémoire à court terme peuvent devenir des souvenirs à long terme grâce à un processus appelé «consolidation». En cela interviennent la répétition, les associations significatives et les émotions.

Selon ces facteurs, les souvenirs peuvent être plus forts (votre date de naissance) ou plus faibles ou plus difficiles à récupérer (concept que vous avez appris il y a des années à l'école).

En général, la mémoire à court terme est plus acoustique et visuelle. Alors que dans la mémoire à long terme, l'information est encodée avant tout visuellement et sémantiquement (plus liée aux associations et aux significations).

En termes de plan physiologique, la mémoire à long terme implique un processus de changements physiques dans les structures et les connexions des neurones, les cellules de notre cerveau.

Le processus est connu sous le nom d'autonomisation à long terme (PLP). Et cela implique que lorsque nous apprenons quelque chose, de nouveaux circuits neuronaux sont créés, modifiés, renforcés ou affaiblis. Autrement dit, il existe une réorganisation neuronale qui nous permet de stocker de nouvelles connaissances dans notre cerveau. De cette manière, notre cerveau change constamment.

L'hippocampe est la structure cérébrale où les informations sont stockées temporairement et permet de consolider les mémoires, du stockage à court terme au stockage à long terme. On pense qu'il peut participer à la modulation des connexions neuronales pendant des périodes de plus de 3 mois après le premier apprentissage.

L'hippocampe a des connexions avec plusieurs zones du cerveau. Il semble que pour que les souvenirs soient fixés dans notre cerveau, l'hippocampe transmet l'information aux zones corticales où ils sont stockés de manière durable.

De toute évidence, si ces structures cérébrales étaient endommagées de quelque façon que ce soit, une forme de mémoire à long terme serait compromise. C'est ce qui se passe chez les patients atteints d'amnésie.

En outre, en fonction de la zone du cerveau endommagé, certains types de mémoire ou de mémoire seraient affectés, mais d'autres non. Les types de mémoire existants sont décrits ci-dessous.

En revanche, lorsque nous oublions quelque chose, les connexions synaptiques responsables de ces connaissances s’affaiblissent. Bien qu'il puisse arriver qu'un nouveau réseau neuronal soit activé qui chevauche le précédent, provoquant des interférences.

Par conséquent, il y a un débat sur la possibilité d'effacer définitivement les informations dans notre mémoire ou non. Il se peut que les données stockées ne soient jamais complètement supprimées de notre mémoire à long terme, mais qu’elles deviennent plus difficiles à récupérer.

Histoire de la mémoire à long terme

Les premières tentatives pour étudier la mémoire étaient basées sur des méthodes philosophiques. Celles-ci comprenaient l'observation, la logique, la réflexion, etc.

Au dix-neuvième siècle, ils ont commencé à utiliser la méthode scientifique pour étudier expérimentalement la mémoire. Ainsi, Ebbinghaus s'est concentré sur l'étude de la mémoire humaine, tandis que Lashley a analysé la mémoire animale pour la première fois.

En 1894 déjà, Santiago Ramón y Cajal, à travers des préparations histologiques, avait postulé que l'apprentissage produisait des changements structurels dans notre système nerveux.

Alors que, en 1949, une autre figure fondamentale, Donald Hebb, affirmait que l'apprentissage est basé sur les mécanismes de la plasticité synaptique. C'est-à-dire que les connexions synaptiques changent avec la mémoire à long terme.

Parallèlement, les célèbres comportementalistes Pavlov, Skinner, Thorndike et Watson ont établi les bases de l’apprentissage associatif: le conditionnement classique et opérant.

Le modèle le plus utilisé pour expliquer le fonctionnement de la mémoire est le modèle d'Atkinson et Shiffrin (1968).

Ils ont indiqué que l'information est reçue par les sens (vue, odeur, audition, toucher…) et pénètre dans le magasin sensoriel, puis arrive dans un deuxième magasin appelé mémoire à court terme (MCP) de durée et de capacité limitées. .

Une partie des informations de la mémoire à court terme peut passer à la mémoire suivante, la mémoire à long terme. Il conserve et traite les informations précédemment sélectionnées. Sa capacité est pratiquement illimitée.

Les études neuropsychologiques ont également été fondamentales chez les patients présentant des lésions dans les lobes temporaux, trouvant la localisation possible de la mémoire dans le cerveau. Un cas très célèbre est celui du patient Henry Molaison (H.M.). Ce patient a été retiré des deux lobes temporaux médiaux, une partie de l'hippocampe et de l'amygdale pour traiter leur épilepsie. Cependant, après l'opération, ils ont découvert qu'il ne pouvait pas stocker de nouvelles informations dans sa mémoire à long terme.

Grâce aux modèles animaux, il a été possible de démontrer les circuits neuronaux impliqués dans l'apprentissage. Ainsi que les différents mécanismes moléculaires qui existent dans la mémoire à court et à long terme.

En fait, Eric Kandel a reçu le prix Nobel en 2000 pour ses études avec Aplysia Californica. Cet escargot marin a beaucoup parlé des circuits neuronaux et des changements structurels de la mémoire. Cela a définitivement confirmé les hypothèses de Cajal.

Actuellement, les chercheurs utilisent des techniques de neuroimagerie chez des patients sains et malades pour en apprendre davantage sur les mécanismes de la mémoire (Carrillo Mora, 2010).

Types de mémoire à long terme

Il existe deux types de mémoire à long terme, explicite ou déclarative et implicite ou non déclarative.

Mémoire déclarative ou explicite

La mémoire déclarative englobe toutes les connaissances qui peuvent être évoquées consciemment. Cela peut être verbalisé ou transmis d'une manière simple à une autre personne.

Dans notre cerveau, le magasin semble être situé dans le lobe temporal médial.

Dans ce sous-type de mémoire se trouve la mémoire sémantique et la mémoire épisodique.

La mémoire sémantique fait référence à la signification des mots, aux fonctions des objets et à d'autres connaissances sur l'environnement.

La mémoire épisodique, quant à elle, est celle qui stocke les expériences, les expériences et les événements importants ou émotionnellement pertinents de notre vie. C'est pourquoi on l'appelle aussi mémoire autobiographique.

Mémoire non déclarative ou implicite

Ce type de mémoire, comme vous pouvez en déduire, est évoqué inconsciemment et sans effort mental. Il contient des informations qui ne peuvent pas être facilement verbalisées et peuvent être apprises inconsciemment et même involontairement.

Dans cette catégorie se trouve la mémoire procédurale ou instrumentale, qui implique la mémoire des capacités et des habitudes. Quelques exemples seraient jouer d'un instrument, faire du vélo, conduire ou cuisiner quelque chose. Ce sont des activités qui ont été beaucoup pratiquées et qui sont donc automatisées.

La partie de notre cerveau qui est chargée de stocker ces compétences est le noyau strié. En plus des noyaux gris centraux et du cervelet.

La mémoire non déclarative englobe également l'apprentissage par association (par exemple, relier une certaine mélodie à un lieu ou relier un hôpital à des sensations désagréables).

Ce sont le conditionnement classique et le conditionnement opérant. La première entraîne l’association de deux événements apparus plusieurs fois de manière conjointe ou contingente.

Alors que le second implique d'apprendre qu'un certain comportement a des conséquences positives (et donc qu'il se répètera), et que d'autres comportements produisent des conséquences négatives (et leur réalisation sera évitée).

Les réponses comportant des composantes émotionnelles sont stockées dans une zone du cerveau appelée noyau amygdaloïde. En revanche, les réponses qui impliquent les muscles squelettiques sont situées dans le cervelet.

L'apprentissage implicite non associatif est également stocké dans la mémoire implicite, telle que l'habituation et la prise de conscience, dans les voies réflexes.

Bases neurales

Pour que toute information atteigne la mémoire à long terme, il est nécessaire de produire une série de changements neurochimiques ou morphologiques dans le cerveau.

Il a été prouvé que la mémoire est stockée via plusieurs synapses (connexions entre neurones). Lorsque nous apprenons quelque chose, certaines synapses deviennent plus fortes.

Par contre, quand on l'oublie, ils deviennent faibles. Ainsi, notre cerveau évolue continuellement en acquérant de nouvelles informations et en éliminant celles qui ne sont pas utiles. Ces pertes ou gains de synapses influencent notre comportement.

Cette connectivité est remodelée tout au long de la vie grâce aux mécanismes de formation, de stabilisation et d'élimination synaptique. En bref, il existe des réorganisations structurelles dans les connexions neuronales.

Dans les investigations avec des patients avec amnésie, il a été démontré que la mémoire à court terme et à long terme se trouvait dans différents magasins, ayant des substrats neuronaux différents.

Autonomisation à long terme

Comme on l'a découvert, lorsque nous sommes dans un contexte d'apprentissage, il y a une plus grande libération de glutamate.

Cela produit l'activation de certaines familles de récepteurs, ce qui provoque l'entrée de calcium dans les cellules nerveuses impliquées. Le calcium pénètre principalement par un récepteur appelé NMDA.

Une fois qu'une quantité aussi élevée de calcium s'accumule dans la cellule et dépasse le seuil, ce que l'on appelle la "potentialisation à long terme" est déclenché. Ce qui signifie qu'un apprentissage plus durable a lieu.

Ces taux de calcium provoquent l'activation de différentes kinases: la protéine kinase C (PKC), la calmoduline kinase (CaMKII), les kinases activées par les mitogènes (MAPK) et la tyrosine kinase Fin.

Chacun d'eux a des fonctions différentes, déclenchant des mécanismes de phosphorylation. Par exemple, la calmoduline kinase (CaMKII) contribue à l'insertion de nouveaux récepteurs AMPA dans la membrane postsynaptique. Cela produit une plus grande force et stabilité des synapses, maintenant l'apprentissage.

CaMKII provoque également des modifications dans le cytosquelette des neurones, influençant les actifs. Cela se traduit par une augmentation de la taille de la colonne vertébrale dendritique liée à une synapse plus stable et plus durable.

D'autre part, la protéine kinase C (PKC) établit des ponts de liaison entre les cellules présynaptiques et postsynaptiques (Cadherin-N), produisant une connexion plus stable.

De plus, des gènes d'expression précoce impliqués dans la synthèse des protéines participeront.La voie MAPK (kinases activées par les mitogènes) régule la transcription génétique. Cela conduirait à de nouvelles connexions neuronales.

Ainsi, alors que la mémoire à court terme implique la modification des protéines existantes et des modifications de la force des synapses préexistantes, la mémoire à long terme nécessite la synthèse de nouvelles protéines et la croissance de nouvelles connexions.

Grâce aux voies PKA, MAPK, CREB-1 et CREB-2, la mémoire à court terme devient une mémoire à long terme. Cela se traduit par des changements dans la taille et la forme des épines dendritiques. Ainsi qu'une extension du bouton terminal du neurone.

Traditionnellement, on pensait que ces mécanismes d'apprentissage ne se produisaient que dans l'hippocampe. Cependant, il a été démontré chez les mammifères que la potentialisation à long terme peut se produire dans de nombreuses régions telles que le cervelet, le thalamus ou le néocortex.

Il a également été constaté qu'il existe des endroits où il n'y a pratiquement pas de récepteurs NMDA et, même ainsi, une potentialisation à long terme apparaît.

Dépression à long terme

Tout comme vous pouvez configurer des mémoires, vous pouvez également "oublier" d'autres informations non traitées. Ce processus est appelé "dépression à long terme" (DLP).

Il sert à éviter la saturation et se produit lorsqu'il y a une activité dans le neurone présynaptique, mais pas dans la post-synaptique ou vice versa. Ou, lorsque l'activation a une intensité très faible. De cette manière, les changements structurels mentionnés ci-dessus sont progressivement inversés.

Mémoire à long terme et sommeil

Il a été démontré dans diverses études que le repos adéquat est essentiel pour stocker les mémoires de manière stable.

Il semble que notre corps profite de la période de sommeil pour créer de nouveaux souvenirs, car il n'y a aucune interférence de l'environnement extérieur qui rend le processus difficile.

Ainsi, dans la veillée, nous codifions et récupérons les informations déjà stockées, tandis que pendant le rêve, nous consolidons ce que nous avons appris au cours de la journée.

Pour que cela soit possible, il a été observé que lors de la réactivation du sommeil, les réseaux neuronaux activés pendant l’apprentissage ont été activés. C'est-à-dire que la potentialisation à long terme (ou la dépression à long terme) peut être induite pendant notre sommeil.

Fait intéressant, des études ont montré que le sommeil après apprentissage avait des effets bénéfiques sur la mémoire. Soit pendant un sommeil de 8 heures, une sieste de 1 heure ou 2 heures, et même un sommeil de 6 minutes.

En outre, plus le temps écoulé entre la période d’apprentissage et le rêve est court, plus le stockage de la mémoire à long terme sera bénéfique.

Troubles de la mémoire à long terme

Il existe des conditions dans lesquelles la mémoire à long terme peut être affectée. Par exemple, dans des situations où nous sommes fatigués, lorsque nous ne dormons pas correctement ou lorsque nous traversons des moments stressants.

De plus, la mémoire à long terme s’aggrave progressivement au fur et à mesure que nous vieillissons.

En revanche, les pathologies les plus liées aux problèmes de mémoire sont les lésions cérébrales acquises et les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer.

Evidemment, tout dommage qui se produit dans des structures qui supportent ou participent à la formation de la mémoire (comme les lobes temporaux, l'hippocampe, l'amygdale, etc.) produirait des séquelles dans notre mémoire à long terme.

Des problèmes peuvent survenir à la fois pour mémoriser des informations déjà stockées (amnésie rétrograde) et pour stocker de nouveaux souvenirs (amnésie antérograde).

Références

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