L’étude explore l’émergence de modèles prédictifs dans l’hippocampe
Des études en neurosciences ont montré que le cerveau organise spontanément les événements et les expériences de la vie en souvenirs, qui peuvent être mentalement récupérés et rejoués à différents moments. On sait que ces souvenirs d’événements passés façonnent en partie les perceptions et le comportement humains, par exemple en mettant en évidence des stratégies permettant de résoudre un problème donné qui se sont révélées efficaces dans le passé.
On a émis l’hypothèse qu’une région clé de l’hippocampe, connue sous le nom de région CA1, soutient la capacité humaine à récupérer des souvenirs pertinents pour prévoir les résultats futurs, en créant des modèles prédictifs qui représentent approximativement ce qui pourrait se produire dans différents scénarios. Bien que de nombreux neuroscientifiques étudient cette hypothèse, la manière dont ces modèles sont établis et mis à jour au fil du temps reste mal comprise.
Des chercheurs de l’Hospital for Sick Children de Toronto et de l’Université de Toronto ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre la formation de ces modèles prédictifs dans la région CA1 de l’hippocampe. Leurs conclusions, publiées dans Neuronerévèlent l’activité des neurones CA1 dans le cerveau de la souris alors qu’elle apprend à accomplir une tâche en faisant des prédictions basées sur ses expériences antérieures.
“Lorsque nous pensons à la mémoire, nous pouvons souvent y penser comme un moyen de nous remémorer nos expériences passées – une sorte de « dispositif de réminiscence ».” Paul Frankland, l’un des chercheurs qui ont mené l’étude, a déclaré à Medical Xpress. “Mais une autre façon d’envisager la mémoire consiste à réfléchir à la manière dont elle peut être utilisée pour prédire l’avenir. C’est la question que nous avons explorée dans notre étude, où nous avons demandé : comment nos expériences passées nous permettent-elles de mieux anticiper ce que l’avenir nous réserve ?”
Dans le cadre de leur expérience, Frankland et ses collègues ont entraîné 80 souris à résoudre des énigmes consistant à distinguer différents sons pour obtenir une récompense alimentaire. Les énigmes qu’elles ont résolues suivaient une règle générale similaire, qui permettait aux souris de prédire mentalement ce qui pourrait arriver si elles se comportaient d’une manière spécifique.
Les chercheurs ont découvert qu’au fil du temps, les souris apprenaient non seulement à résoudre des problèmes individuels, mais qu’elles apprenaient également la règle qui sous-tend toutes les énigmes. En fin de compte, ils ont pu appliquer cette règle à de futurs essais, résolvant efficacement de nouvelles énigmes qu’ils n’avaient jamais rencontrées auparavant.
“Pendant que nous entraînions les souris et les observions, nous avons également imagé l’activité neuronale de l’hippocampe, une zone du cerveau importante pour résoudre ce type d’énigmes,” Frankland a expliqué. “Remarquablement, dès que les souris ont « compris », c’est-à-dire qu’elles ont appris la règle, nous avons remarqué que leurs modèles d’activité neuronale se sont installés dans un état fiable. Nous pensons que c’est cet état qui correspond au modèle prédictif, un état qui permet aux souris de faire des prédictions sur de nouveaux événements futurs en fonction de leur expérience passée.”
Dans l’ensemble, les résultats recueillis par cette équipe de chercheurs confirment que la région CA1 de l’hippocampe soutient le développement de modèles prédictifs, en combinant les souvenirs d’événements passés avec de nouvelles informations sensorielles. À l’avenir, leurs travaux pourraient ouvrir la voie à d’autres études axées sur cette région du cerveau, qui pourraient élucider davantage la manière dont le cerveau utilise les souvenirs pour guider les comportements futurs.
“Notre étude déplace l’objectif de la recherche sur la mémoire de la réflexion sur la manière dont la mémoire est utile pour réfléchir sur le passé vers la manière dont elle est importante pour faire des prédictions sur le présent ou le futur.” Frankland a ajouté. “Nous nous intéressons aux types de facteurs qui affectent l’efficacité avec laquelle les modèles prédictifs se forment dans l’hippocampe. Peut-être que le stress perturbe la formation de ces modèles, ou peut-être que ces types de modèles se forment plus facilement au début du développement, dans des cerveaux plus jeunes qui ont moins d’expérience du monde et ont besoin de former rapidement des modèles sur la façon dont le monde fonctionne.”
