Bases neurales de la mémoire : dissocier les circuits de la mémoire Flashcards
Qu’est-ce qu’un engramme? Que montre l’expérience de Lashley (1920) sur les bases cérébrales de la mémoire déclarative? Qu’est-ce que le principe de l’action de masse?
Engramme = trace mnésique
Lashley (1920) :
> Engrammes répartis au niveau du cortex
- apprend à un rat à retrouver son chemin dans labyrinthe par récompense de nourriture
- lésion au cortex après apprentissage -> rats se trompaient, allaient dans des impasses précédemment apprises -> lésion affecte processus mnésiques permettant de trouver la nourriture
- lésions -> déconnexion des différentes régions du cortex
> Corrélation entre sévérité du déficit (par lésion) et taille des lésions
- pas de corrélation avec l’emplacement précis de la lésion dans le cortex
= Principe de l’action de masse : toute dégradation dans l’apprentissage et la mémoire dépend de la quantité de cortex détruite
- plus la tâche d’apprentissage était complexe, plus lésion perturbait l’apprentissage
Quelle découverte réfute les résultats de Lashley? Qu’est-ce que la théorie des assemblées cellulaires de Hebb? Quelle est la proposition de Hebb découlant de sa théorie?
> Aires corticales ne contribuent pas de façon équivalente aux processus mnésiques
Hebb : théorie des assemblées cellulaires
1. L’expérience d’un stimulus externe va activer une assemblée cellulaire de neurones
2. Activité persistante de cette assemblée renforce les connexions
3. Même un stimulus partiel réactivera l’assemblée cellulaire
4. Le “cercle” en révèle l’engramme ou la mémoire
-> L’engramme pourrait être largement distribué entre les connexion qui relient une assemblée de cellules entre elles ; impliquerait les mêmes neurones que ceux associés à la sensation et la perception ; la destruction d’une partie seulement des cellules de l’assemblée ne détruirait probablement pas la mémoire
-> explique une partie des résultats de l’expérience de Lashley
=> Les souvenirs pourraient avoir comme support des modifications de l’activité synaptique ET des modifications au niveau des connexions neuronales
Qu’est-ce qui est commun aux modèle standard de la consolidation mnésique et celui de consolidation mnésique à traces multiple? Que propose chacun de ces modèles?
Dans les 2 modèles, l’information des souvenirs est initié par des changements synaptiques au niveau de l’hippocampe.
Modèle standard de la consolidation mnésique :
1. une trace mnésique au caractère temporel est formée dans l’hippocampe par consolidation synaptique
2. ces engrammes se développeraient dans le cortex par des mécanismes similaires
=> Souvenirs dépendraient plus des connexions établies dans le néocortex que celles existant dans l’hippocampe
-> cas H.M. : consolidation mnésique = processus long sur plusieurs années
Modèle de consolidation mnésique à traces multiples :
1. Hippocampe impliqué dans les souvenirs sur l’ensemble de la vie d’un individu (non temporairement)
2. Engrammes des souvenirs à long termes sont localisés principalement dans le néocortex mais certains implique aussi l’hippocampe
=> L’information retrouvée se combine aux engrammes d’informations sensorielles plus récentes -> formations de nouveaux souvenirs impliquant l’hippocampe et le néocortex
- hippocampe : lieu d’associations entre anciens et nouveaux souvenirs
Qu’est-ce que le striatum et dans quoi est-il impliqué? Qu’est-ce cela montre par rapport aux bases neurales de la mémoire déclarative et la mémoire procédurale?
Une structure critique impliquée dans la formation de procédures et d’habiletés motrices (mémoire procédurale) MAIS non impliqué dans la formation de nouvelles mémoires déclaratives.
-> Bases neurales de la mémoire déclarative et la mémoire procédurale sont différentes
Quels travaux chez le rongeur montrent que les bases neurales de la mémoire déclarative sont différentes que celles de la mémoire procédurale?
Tâche du labyrinthe radiale :
> Version standard : rat doit trouver chemin le plus efficace pour trouver nourriture (récompense)
- utilisation mémoire déclarative (se souvenir du parcours)
> Version avec lumière : lampes éclairent pour signaler le/les bras du labyrinthe avec nourriture
- bonne performance = recherche rapide de nourriture en suivant indications lumineuses, évitant bras non éclairés
- mémoire procédurale : fondée sur association lumière/récompense
=> Si rats ont des lésions à l’hippocampe (lobe temporal médian) -> altération performance dans les tests du labyrinthe standard (mémoire déclarative) mais pas dans la version avec lumière (mémoire procédurale)
=> Lésions au striatum -> altération dans version avec lumière mais pas version standard
Quels travaux chez l’homme ont été réalisés par rapport aux bases cérébrales de la mémoire procédurale? Que montrent ces travaux?
Certaines pathologies humaines impliquent les ganglions de base (dont striatum)
> Chorée de Huntington :
- dégénérescence de nombreux neurones, notamment au niveau du striatum
- patients présentent de grandes difficultés d’apprentissage et d’association stimulus-réponse motrice ; performance médiocres au test apprentissage de certaines habiletés liées à mémoire procédurale
> Parkinson :
- dégénérescence des neurones dopaminergiques (substance noire au niveau du striatum) -> manque de dopamine
> Knowlton et al. (1996) :
- patients parkinsoniens ont des difficultés considérables à apprendre la relation de combinaison de cartes-prédiction météorologique ; pas les patients amnésiques
- patients amnésiques ont performance plus faible au QCM que patients parkinsoniens qui n’ont pas de difficultés particulières à cette tâche
=> Striatum fortement impliqué dans les processus de mémoire procédurale (chez homme et animal), indépendamment des processus neuronaux de mémoire déclarative passant par lobe temporal médian
En synthèse : que traite le striatum, le cervelet, l’amygdale, l’hippocampe et le néocortex?
> Striatum : mémoire procédurale
Cervelet : automatisation et apprentissage
Amygdale : émotion et mémoire
Hippocampe : mémoire déclarative (formation et consolidation des souvenirs)
Néocortex : mémoire déclarative (site de stockage des souvenirs à long terme)
Qu’est-ce que la plasticité cérébrale? Qu’est-ce que la plasticité synaptique?
> Plasticité cérébrale : capacité adaptative du cerveau à changer en fonction de l’environnement
Plasticité synaptique : modifications morphologiques, chimiques et fonctionnelles qui interviennent au cours du temps au niveau de la synapse
Qu’est-ce que la potentialisation à long terme (PLT)? Que montrent les travaux de Bliss et Lomo (1973)?
> PLT : mécanisme de plasticité synaptique au niveau de l’hippocampe
Travaux de Bliss et Lomo (1973) :
- Tétanisation = 100 stimulations/seconde -> induire une PLT
- observation hippocampe du lapin : stimulation après tétanisation va générer un PPSE au niveau du neurone post-synaptique de plus grande amplitude (stable et durable) que celui qui apparaissait pendant période initiale (avant tétanisation)
=> PLT : modification synaptique durable d’un groupe de neurones (plasticité) -> rend la synapse plus efficace
=> PLT peut durer des semaines, et peut-être toute la vie
Quel est le mécanisme moléculaire permettant la potentialisation à long terme (PLT)? Que prédit ce modèle? Quels sont les différents mécanismes d’expression de la PLT?
> Les médiateurs de transmission synaptique excitatrice dans l’hippocampe sont des récepteurs au glutamate.
2 types de récepteurs au niveau post-synaptique : AMPA et NMDA
- le passage d’ions Na+ à travers récepteurs AMPA est à l’origine du PPSE
- le flux d’ions Ca2+ à travers récepteurs NMDA signalent le moment où les éléments pré et post-synaptiques sont stimulés simultanément
- membrane post-synaptique doit être suffisamment dépolarisée pour laisser passer massivement le Ca2+ dans l’élément post-synaptique ; sinon il y a du Mg2+ qui obstrue le canal au niveau des récepteurs NMDA, ne laissant pas passer le Ca2+
Ce modèle prédit l’existence d’organelles vésiculaires (petites vésicules) dans l’élément post-synaptique, à proximité de la membrane qui contiendrait des récepteurs AMPA en réserve
- en réponse à l’activation de la CaMKII, la membrane de la vésicule fusionnerait avec la membrane post-synaptique -> ajout de récepteurs AMPA au niveau de l’élément post-synaptique
L’élévation de la concentration d’ions Ca2+ active les protéines-kinases C et CaMKII -> régulent l’activité d’autres protéines par phosphorylation (ajout d’un groupement phosphate)
Différents mécanismes d’expression de la PLT :
- activation accrue des récepteurs post-synaptique AMPA (= processus de phosphorylation) -> changement conformationnel de la protéine -> augmente la conductance ionique (plus d’ions Na+ qui rentrent dans l’élément post-synaptique)
- insertion de récepteurs AMPA dans la membrane post-synaptique
Que montre l’exemple de l’induction d’une potentialisation à long terme par apprentissage dans l’hippocampe d’un rat?
Enregistrement des changements d’activité synaptique avant et après un conditionnement d’évitement actif :
- après conditionnement : amplitude du potentiel post-synaptique plus forte
- mémorisation de l’expérience désagréable (l’apprentissage) se traduit par des changements d’activité synaptique, qui implique la PLT dans l’hippocampe
Que montre les travaux de Morris (1980) sur la potentialisation à long terme?
Injection d’un antagoniste NMDA dans des rats entraînés (à trouver la plateforme dans un espace) -> blocage des récepteurs :
- rats incapables de localiser dans l’espace la plateforme qu’ils devaient atteindre
=> Premiers travaux qui montrent que les récepteurs NMDA jouent un rôle primordial dans la mémorisation
-> Ca2+ qui passe à travers ces récepteurs joue un rôle primordial dans la mémorisation
L’activité des protéines kinases suffit-elle au maintien de la potentialisation à long terme (PLT)?
- Les protéines kinases restent actives de façon continue pendant un certain temps, MAIS ça n’est pas suffisant pour le maintien de la PLT sur plusieurs jours/mois/années
- Pour maintien de la PLT : biosynthèse des protéines
- > nécessaire pour la consolidation mnésique long terme
Quelles sont les 2 phases de la potentialisation à long terme (PLT)?
- Induction (quelques heures) (expérimentalement) par une stimulation à haute fréquence
- implique l’activité de diverses protéines kinases qui persiste après élimination du Ca2+ (e.g. : CaMKII) - Maintien (plusieurs jours/mois/années)
- nécessite la succession de plusieurs stimulations à hautes fréquence
- implique la synthèse de nouvelles protéines (e.g. protéines impliquées dans la synthèse des récepteurs ou contribuant à la croissance de nouvelles synapses)
Qu’est-ce que la dépression à long terme (DLT)? En quoi est-ce un mécanisme complémentaire à la potentialisation à long terme (PLT)? Quelle est la conséquence d’un neurone post-synaptique ne subissant qu’une faible dépolarisation?
> Réduction persistante de l’efficacité synaptique (induite par des stimulations basses fréquences répétées)
Mécanisme complémentaire à la PLT :
- permettrait de ramener les synapses potentialisées par la PLT à un niveau normal afin de rendre disponible au stockage de nouvelles informations
=> LA DLT se développe lorsqu’un neurone pré-synaptique est actif à basse fréquence et que le neurone post-synaptique ne subit qu’une faible dépolarisation
- si neurone post-synaptique ne subit qu’une faible dépolarisation -> induit une augmentation de concentration de Ca2+ au niveau de l’élément post-synaptique beaucoup plus faible que dans la PLT -> n’active pas les protéines phosphatases (enzymes pour déphosporylation)
=> Processus de déphosporylation et réduction du nombre des récepteurs AMPA
