Neurobiologie de la mémoire

1. Neurobiologie de la mémoire Jérôme Jeanblanc, Ph.D. Groupe de Recherche sur l’Alcool et les Pharmacodépendances

2. Plan Définition(s) Caractéristiques de chaque type de mémoire Substrats neurobiologiques de chaque types de mémoire Troubles de la mémoire liés à l’alcool (Black-out - Korsakoff) Métamémoire

3. Définitions Modifications conscientes ou non conscientes (automatiques) d’un comportement résultant d’une expérience sensorielle ou d’une activité mentale passée Aptitude d’un organisme à acquérir, conserver et restituer des informations de manière flexible Fonction cérébrale majeure qui confère à un individu sa propre identité ainsi que les capacités adaptatives indispensables à sa survie Encodage / Acquisition – Rétention - Restitution Il existe différents types de mémoire en fonction des caractéristiques psychologiques et temporelles des informations à traiter Depuis des siècles, de nombreuses disciplines tentent de lever le voile sur les mécanismes à l’origine de la formation et du stockage des souvenirs

4. Stades successifs de la mémorisation Encodage Rétention Rappel Acquisition Consolidation

5. Stades successifs de la mémorisation

6. Pas une … mais plusieurs mémoires Mémoire à court terme

7. Mémoire à court terme Entrée Stimuli extérieurs Comme son nom l’indique, les informations stockées en MCT ne sont pas conservées très longtemps (informations labiles). Soit les éléments sont oubliés (majorité des cas), soit ils sont ensuite stockés en mémoire à long terme si un effort est fourni pour retenir ces informations Registre sensoriel (msec - 1 sec) Perte Encodage Registre à court terme (< 1 min.) Processus de contrôle Oubli Sortie Réponse Récupération Consolidation Registre à long terme (jours, mois, années) Oubli (…d’après Atkinson et Shiffrin, 1968)

8. Mémoire à court terme La capacité de stockage de la MCT est limitée On mesure cette capacité par l’empan mnésique L’empan mnésique est le nombre d’item que l’on peut stocker en MCT Empan verbal – Empan spatial

9. Mémoire à court terme Empan spatial Expérimenté 7 9 1 2 4 6 3 8 5 Expérimentateur

10. Mémoire à court terme La mémoire à court terme est très sensible aux interférences Plus il y a d’interférence plus on oublie ce qui est stocké en MCT -la performance de rappel n’est pas dépendante de la vitesse de présentation des items -la performance de rappel est drastiquement affectée par le nombre d’items interposés. - La perte d’information traitée en mémoire à court terme est donc due à l’interférence des items qui lui font suite.

11. Mémoire à court terme Effets de primauté et de récence CHEVAL ARBRE PATATE IMMEUBLE OISEAU VESTIGE MORAL POSTE OEIL CONNAISSANCE -Effet de primauté : correspondrait a un meilleur transfert de la MCT vers la MLT. -Effet de récence. correspondrait a une faible interférence post-acquisition et un maintien possible en MCT.

12. Mémoire à court terme Mémoire de travail Système de stockage temporaire d’une information associée à la manipulation de cette information pour réaliser une tache. Exemple de l’addition Exemple du numéro de téléphone

13. Mémoire à Long terme Mémoire à Long Terme: Conservation de l’information longue durée, mais avec des catégories par l’intermédiaire de processus de traitement dans des zones cérébrales différentes. Mémoire à court terme

14. Mémoire à Long terme Mémoire épisodique Elle fait partie de la mémoire déclarative, elle peut donc se transmettre de manière orale (déclarative) On dit aussi que c’est une mémoire consciente (vs.inconsiente/non déclarative) C’est la mémoire des évènements personnels Elle vous est propre et n’est pas partagée avec les autres … sauf si vous la transmettez

15. Mémoire à Long terme Mémoire sémantique Elle fait partie aussi partie de la mémoire déclarative C’est la mémoire des Faits Elle est partagée avec d’autres personnes (plus ou moins) L’histoire, la géographie… la culture générale Transmissible de manière orale

16. Mémoire à Long terme Mémoire procédurale Chargée du stockage et du rappel des procédures qui sous-tendent les habiletés. Son expression est implicite et indissociable de l’action. Les connaissances procédurales sont difficilement verbalisables et s’expriment dans l’action finalisée. La mémoire procédurale a un fonctionnement lent, automatique et rigide. Exemples du vélo, du piano, du tennis … Faire du vélo, ça ne s’oublie pas!!!

17. Mémoire à Long terme Mémoire procédurale Difficilement perturbable par des interférences Test de Stroop

18. Mémoire à Long terme Amorçage L’effet d’amorçage se définit comme l’influencede la présentation d’un évènement (communément amorce) sur le traitement d’un évènement consécutif (communément appelé cible). Cette influence se traduit en général par une facilitation lorsqu’un lien existe entre l’amorce et la cible. Amorçage verbal 1er exemple -H-V-L F--TB-L- C-NN--S---CE 2ème exemple On se lève tous pour ________ Pas d’erreur c’est _______

19. Mémoire à Long terme Amorçage graphique

20. Mémoire à Long terme Mémoire explicite: Système déclaratif (facilement transmissible) Contrôlé (donc conscient) Flexible (on peut oublier ce qu’on a appris) Mémoire implicite: Système non déclaratif (difficilement verbalisable) Inconscient Peu flexible (une fois qu’on a appris on n’oublie plus)

21. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire à court terme D’après le modèle, il y aurait un administrateur central, qui remplirait les fonctions de chef d'orchestre. Ainsi, dans l'hypothèse d'un calcul mental, il gérerait le déroulement des opérations. Toutefois, en raison de ressources limitées, il ne pourrait à la fois gérer et stocker; dès lors, il s'en remettrait à des systèmes esclaves pour les opérations de stockage temporaire de l'information.

22. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire à court terme Le modèle de Baddeley ne comporte que deux systèmes de ce type : le registre visuo-spatial, pour les images mentales, et la boucle phonologique, pour les éléments verbaux. Mais il est concevable qu'il puisse s'enrichir d'autres entités de même nature, relatives, par exemple, à l'information motrice. Cette mémoire fait intervenir des zones du cortex cérébral spécifiques telles que le cortex visuel ou auditif en plus du système hippocampo-thalamique

23. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire à long terme • 1956 : Brenda Milner (psychologue) et William Scoville (neurochirugien) : Ablation du lobe temporal médian (LTM – majoritairement hippocampe – cortex entorhinal) du patient épileptique H.M. - Amnésie antérograde - Conservation de certaines habiletés perceptivo-motrices (ex : tâche du dessin en miroir), du langage, des connaissances générales des faits et des concepts - Capacité de retenir des informations durant plusieurs minutes (ex : n° de tél.) - Amnésie rétrograde (AR) - Gradient d’AR : les souvenirs récents sont altérés alors que les souvenirs anciens sont conservés

24. Troubles de la mémoire - Amnésies Amnésie Rétrograde Amnésie Antérograde

25. Substrats Neurobiologiques des Mémoires 5 Concepts fondamentaux issus de l’étude du patient H.M. Le LTM est indispensable à l’acquisition de nouveaux souvenirs Il existe plusieurs formes de mémoires dont certaines, telles que la mémoire dite procédurale, ne dépendent pas du LTM Existence d’un processus de consolidation rapide indépendant du LTM permettant le stockage à court terme des informations Le LTM est indispensable à la formation d’une mémoire à long terme Le LTM joue un rôle temporaire dans le stockage des souvenirs, une autre région cérébrale prend en charge le stockage à long terme des souvenirs

26. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Circuit de Papez Les lobes temporaux interviennent dans la consolidation des souvenirs et dans la mémoire à long terme, grâce au circuit de Papez. Une information reçue  va alors transiter tour à tour par l'hippocampe, le fornix, les corps mamillaires,  l'hypothalamus, le noyau antérieur du thalamus, le cortex cingulaire, le cortex entorhinal pour au final, revenir à l'hippocampe.

27. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire explicite – Implication temporaire ou pas de l’hippocampe? La théorie standard de la consolidation (Alvarez et Squire 1995) La théorie des traces multiples (Nadel et Moskovitch,1997) 1- Encodage rapide et systématique des informations par le LTM 2- Informations distribuées au sein d’assemblées hippocampo-corticales, l’hippocampe détenant les composantes relatives au contexte spatial du souvenir 3- Représentation cohérente assurée par l’index hippocampique 4- La réactivation des informations résulte en la création de nouvelles traces au sein de réseaux hippocampo-corticaux alors plus étendus (…d’après Frankland et Bontempi, 2005) Le contexte spatial des souvenirs épisodiques requiert une participation permanente de l’hippocampe contrairement aux mémoires sémantiques décontextualisées. Implication temporaire de l’hippocampe dans la formation et le stockage à long terme des informations

28. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire procédurale • Cette mémoire procédurale est indépendante des lobes temporaux internes • Elle est : • contenue dans les systèmes sensoriels traitant l'information au départ (cortex sensoriels visuel, auditif…) ; • dépendante de nombreuses régions cérébrales motrices et associatives : • cortex frontal et pariétal • amygdale, • cervelet, ganglions de la base - noyaux gris centraux : noyaux caudés, putamen (Striatum dorsal)

29. Substrats Neurobiologiques des Mémoires Mémoire procédurale

30. Bases cellulaires de la mémoire "The organization of behavior", Hebb (1949) : La représentation interne d'un objet, implique toutes les cellules corticales activées par ce stimulus. Ce groupe de neurones activés simultanément a été nommé : une assemblée cellulaire La mémoire est le résultat de changements dans la force des influences synaptiques entre les neurones d’une assemblée cellulaire

31. Bases cellulaires de la mémoire Au niveau cellulaire, les modifications de la force synaptique entre les neurones formant des assemblées cellulaires constituent les mécanismes les plus vraisemblables de l’apprentissage et de la mémoire

32. Troubles de la mémoire liés à l’alcool Problème de la consommation excessive d’alcool 10 % de la population Maladie chronique à fort taux de rechute (70% après 1 an d’abstinence, 90% après 4 ans) 2 millions de dépendants et 3 millions à risque Environ 45.000 morts chaque année en France Coût social et économique très important 80-90% des interventions de la Police/Gendarmerie pour voies de faits impliquent de l’alcool Binge drinking (5/4 verres en 2 heures): risque augmenté de devenir alcoolique, troubles du sommeil, perturbation de l’attention (mauvais pour les cours…),moins bonne réussite aux examens

33. Troubles de la mémoire liés à l’alcool Amnésie suite à une prise aigue d’alcool L’alcool est un antagoniste des récepteurs NMDA Un bon fonctionnement des récepteurs NMDA est nécessaires pour la formation de la LTP L’exposition à l’alcool empêche la formation de la LTP donc de la mémoire

34. Troubles de la mémoire liés à l’alcool Amnésie suite à un alcoolisme chronique: Syndrome de Korsakoff L’alcoolisation chronique peut provoquer un dérèglement de l’alimentation et une perturbation de la digestion et donc peut produire à certaines carences alimentaires donc la vitamine B1 Alcool + carence en Vit B1  Syndrome de Korsakoff Atteinte des corps mamillaires (partie du circuit de Papez) Amnésie rétrograde et antérograde Confusion – Fabulation - Anosognosie Même avec un traitement complémentaire de vitamine B1, les symptômes mnésiques peuvent persister Le pronostic est en général mauvais  dépendance vis-à-vis des gens

35. La métamémoire La métamémoire consiste en un ensemble de processus cognitifs présidant au guidage et au contrôle du fonctionnement mnésique Cet ensemble de processus se manifeste notamment lorsqu’un individu ne parvient pas à retrouver une information mais sait qu’il connaît la réponse – je l’ai sur le bout de la langue L’individu est persuadé qu’il pourra reconnaître l’information si on la lui présente Exemple dans le jeu « Tout le monde veut prendre sa place » quand le joueur prend un carré et retrouve la réponse immédiatement Cet aspect de la connaissance de soi est associé a des facteurs affectifs (estime de soi – ego), d’auto-évaluation et de comparaison sociale

36. La métamémoire Exemple du vieillissement On peut se poser la question de savoir si effectivement au cours du vieillissement il y a une perte de mémoire ou alors si il y a une perturbation de la métamémoire qui fait que le sujet ne sait plus qu’il connaît l’information et donc interprète ce phénomène comme un trou de mémoire Dans l’évaluation de la métamémoire il semble donc que les jeunes et les personnes âgées ont des scores identiques malgré une performance mnésique plus faible chez les séniors Il peut donc y avoir diminution des performances mnésiques alors que l’évaluation par la métamémoire est conservée