Newswise : Au cours de notre vie, notre cerveau se souvient continuellement des informations que nous avons apprises dans le passé et les utilise pour donner un sens au monde actuel. Cependant, nous rencontrons aussi souvent des objets et des événements que nous n’avons jamais vécus auparavant, et le cerveau doit donc être prêt à apprendre. Ces deux fonctions essentielles du système de mémoire de notre cerveau, l’apprentissage et la mémorisation, semblent constamment se concurrencer. « Comment le cerveau trouve-t-il l’équilibre entre ces deux processus opposés est une question qui fascine les neuroscientifiques depuis longtemps », explique Christoph Schmidt-Hieber, directeur du Laboratoire mémoire et circuits neuronaux pour la navigation spatiale à l’Institut Pasteur.

Le groupe de recherche de Christoph Schmidt-Hieber a récemment abordé ce problème en concevant une expérience dans laquelle des souris explorent des environnements de réalité virtuelle pendant que leur cerveau est enregistré. « Nous avons réalisé que le principal obstacle à l’étude de la réaction du cerveau à la nouveauté était la réalité physique elle-même ! » explique Ruy Gómez-Ocádiz, doctorant au laboratoire et premier auteur de l’étude. Il est presque impossible d’étudier l’effet que la nouveauté absolue a sur le cerveau dans une expérience traditionnelle, car il faudrait changer instantanément tout ce qu’un animal perçoit. « Nous pourrions facilement surmonter ce problème si nous pouvions simplement » téléporter « une souris dans une nouvelle pièce tout en enregistrant son cerveau. Cela peut sembler de la science-fiction, mais la technologie de réalité virtuelle nous a permis de faire exactement cela », poursuit Ruy Gómez-Ocádiz. .

Les scientifiques ont conçu un jeu vidéo dans lequel des souris apprennent à explorer un « monde » virtuel et gagnent des récompenses en sucre lorsqu’elles suivent correctement les règles d’un jeu simple. Pendant que les souris jouaient au jeu vidéo, les chercheurs ont enregistré l’activité des neurones de l’hippocampe, une région du cerveau essentielle à la formation et à la mémorisation des souvenirs.

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Grâce à cette approche innovante, ils ont découvert un signal électrique dans l’hippocampe qui apparaît au moment précis où l’animal est téléporté dans un nouveau monde virtuel. Le signal est émis par les cellules granulaires et déclenché par la nouveauté. Il induit une transition d’un état neuronal de mémoire à un état d’apprentissage.

En collaboration avec des physiciens de l’École normale supérieure, de l’Université PSL et du CNRS, les scientifiques ont développé un modèle informatique qui suggère comment un tel signal inédit peut fonctionner comme un interrupteur permettant au cerveau de basculer entre les modes de mémorisation et d’apprentissage en fonction de la informations présentes. dans l’environnement. « La découverte de ce nouveau signal dans l’hippocampe fournit de nouveaux indices passionnants pour comprendre comment le cerveau trouve l’équilibre nécessaire entre la formation de nouveaux souvenirs et la mémorisation de souvenirs familiers », conclut Christoph Schmidt-Hieber.

L’étude a été financée par les institutions mentionnées ci-dessus, le Conseil européen de la recherche (ERC) et l’Agence nationale de la recherche (ANR).

Police de caractère

Un signal synaptique pour le traitement de la nouveauté dans l’hippocampe, communication nature, 15 juillet 2022

Ruy Gomez Ocadiz 1,2,4Massimiliano Tripa3Chun Lei Zhang 1lorenzo posani 1.5Simona Coco 3Rémi Monasson3 et Christoph Schmidt-Hieber 1

1 Institut Pasteur, Université Paris Cité, Circuits neuronaux pour la navigation spatiale et la mémoire, Département de neurosciences, F-75015 Paris, France.
deux Université de la Sorbonne, Collège doctoral, F-75005 Paris, France.
3 Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, PSL Recherche et CNRS UMR 8023, Sorbonne Université, Université de Paris, F-75005 Paris, France.
4 Adresse actuelle : Département de neurosciences, Karolinska Institutet, 17177 Stockholm, Suède.
5 Adresse actuelle : Center for Theoretical Neuroscience, Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Columbia University, New York, NY, USA.

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