Comment le cerveau gère-t-il son apprentissage? –

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  • Le célèbre patient Henry Molaison (longtemps connu sous le nom de HM) a subi des dommages à son hippocampe après une tentative chirurgicale pour guérir son épilepsie. En conséquence, il souffrait d’amnésie antérograde, ce qui signifiait que les choses qu’il avait apprises n’avaient jamais dépassé sa mémoire à court terme. Bien que ses souvenirs d’enfance soient restés intacts, HM pourrait rencontrer son médecin et cinq minutes plus tard dire: «Oh, je ne pense pas vous avoir jamais rencontré. Quel est ton nom?’

    HM a aidé les scientifiques à comprendre le rôle de l’hippocampe dans l’apprentissage, mais un mystère demeure autour de la façon dont les signaux qui en découlent sont en quelque sorte partagés avec les milliards de neurones du cortex qui changent de manière coordonnée lorsque nous apprenons. Dans un article publié aujourd’hui dans la revue Science, une collaboration entre l’Université d’Ottawa et l’Université Humbolt de Berlin révèle le rôle essentiel d’une région cérébrale appelée cortex périrhinal dans la gestion de ce processus d’apprentissage.

    L’étude impliquait des souris et des rats apprenant une compétence cérébrale plutôt étrange. Un seul neurone du cortex sensoriel a été stimulé, et le rongeur a dû montrer qu’il avait senti le bourdonnement en léchant un distributeur pour recevoir de l’eau sucrée. Personne ne peut dire avec certitude à quoi ressemble cette stimulation cérébrale pour l’animal, mais la meilleure supposition de l’équipe est qu’elle imite la sensation de quelque chose touchant ses moustaches.

    Alors qu’ils regardaient le cerveau répondre à cette expérience d’apprentissage, l’équipe a observé que le cortex périrhinal servait de point de passage entre l’hippocampe voisin, qui traite le lieu et le contexte, et la couche externe du cortex.

    “Le cortex périrhinal se trouve être tout en haut de la hiérarchie du traitement de l’information dans le cortex. Il accumule les informations de plusieurs sens et les renvoie ensuite au reste du cortex”, explique le Dr Richard Naud, professeur assistant au Département de médecine cellulaire et moléculaire de la Faculté de médecine et à l’Institut de recherche sur le cerveau et l’esprit. “Ce que nous montrons, c’est qu’il a un rôle très important dans la coordination des apprentissages. Sans ces projections venant de la zone conceptuelle, les animaux ne sont plus capables d’apprendre.”

    Des études antérieures se sont concentrées sur la communication de l’hippocampe vers le haut dans les régions de prise de décision du cerveau comme le cortex périrhinal, mais on n’a pas accordé autant d’attention à ce que le cortex périrhinal fait avec ces informations, et à ce qu’il renvoie vers le bas. Couche 1 du cortex. Il s’avère que cette étape est un élément clé du processus, sans lequel l’apprentissage est impossible.

    «Lorsque la connexion entre le cortex périrhinal et ces neurones de la couche 1 a été coupée, les animaux ont beaucoup agi comme HM Ils s’amélioraient un peu, mais cela ne collait pas. et oubliez », dit le Dr Naud.

    Neuroscientifique computationnel avec une formation en physique, le Dr Naud était responsable des analyses statistiques, ainsi que de la création de modèles informatiques qui cartographient le traitement de l’information du cerveau. Un intérêt particulier pour lui était la confirmation de ce qu’il soupçonnait depuis longtemps: que les rafales rapides de déclenchement d’un neurone ont une signification particulière, en dehors de ce que l’on entend par un rythme plus lent de l’activité électrique. Lorsque les animaux étaient en train d’apprendre, ces potentiels d’action à feu rapide éclairaient les cellules surveillées.

    L’équipe a également pu recréer artificiellement l’effet d’éclatement.

    «Si vous forcez le même nombre de potentiels d’action mais à une fréquence élevée, alors l’animal est meilleur pour le détecter», explique le Dr Naud. “Cela impliquerait que les sursauts sont en corrélation avec l’apprentissage et causalement liés à la perception. Cela signifie que vous êtes plus susceptible de percevoir quelque chose si cela crée un sursaut dans vos neurones.”

    Le prochain défi consiste à déterminer exactement à quoi ressemble ce signal d’apprentissage du cortex périrhinal vers les zones cérébrales d’ordre inférieur. Le Dr Naud est en train de travailler sur un modèle informatique reliant nos connaissances existantes en physiologie à ce que cette expérience voit.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université d’Ottawa. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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