8.2 : Parties du cerveau impliquées dans la mémoire
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Les souvenirs sont-ils stockés dans une seule partie du cerveau ou sont-ils stockés dans de nombreuses parties différentes du cerveau ? Karl Lashley a commencé à explorer ce problème, il y a environ 100 ans, en provoquant des lésions dans le cerveau d'animaux tels que des rats et des singes. Il cherchait des preuves de l'engramme : le groupe de neurones qui sert de « représentation physique de la mémoire » (Josselyn, 2010). Lashley (1950) a d'abord entraîné des rats à se frayer un chemin dans un labyrinthe. Il a ensuite utilisé les outils disponibles à l'époque, en l'occurrence un fer à souder, pour créer des lésions dans le cerveau des rats, en particulier dans le cortex cérébral. Il l'a fait parce qu'il essayait d'effacer l'engramme, ou la trace de mémoire originale que les rats avaient du labyrinthe.
Lashley n'a trouvé aucune trace de l'engramme et les rats ont tout de même réussi à se frayer un chemin dans le labyrinthe, indépendamment de la taille ou de l'emplacement de la lésion. Sur la base de sa création de lésions et de la réaction des animaux, il a formulé l'hypothèse d'équipotentialité : si une partie d'une zone du cerveau impliquée dans la mémoire est endommagée, une autre partie de la même zone peut prendre en charge cette fonction de mémoire (Lashley, 1950). Bien que les premiers travaux de Lashley n'aient pas confirmé l'existence de l'engramme, les psychologues modernes progressent dans sa localisation. Par exemple, Eric Kandel a passé des décennies à étudier la synapse et son rôle dans le contrôle du flux d'informations à travers les circuits neuronaux nécessaires au stockage des souvenirs (Mayford, Siegelbaum et Kandel, 2012).
De nombreux scientifiques pensent que l'ensemble du cerveau est impliqué dans la mémoire. Cependant, depuis les recherches de Lashley, d'autres scientifiques ont pu examiner de plus près le cerveau et la mémoire. Ils ont fait valoir que la mémoire se trouve dans des parties spécifiques du cerveau et que des neurones spécifiques peuvent être reconnus pour leur implication dans la formation de la mémoire. Les principales parties du cerveau impliquées dans la mémoire sont l'amygdale, l'hippocampe, le cervelet et le cortex préfrontal (Figure 8.8).
L'Amygdale
Examinons d'abord le rôle de l'amygdale dans la formation de la mémoire. La fonction principale de l'amygdale est de réguler les émotions, telles que la peur et l'agressivité (Figure 8.8). L'amygdale joue un rôle dans la façon dont les souvenirs sont stockés, car le stockage est influencé par les hormones du stress. Par exemple, un chercheur a étudié les rats et la réaction à la peur (Josselyn, 2010). À l'aide d'un conditionnement pavlovien, un ton neutre a été associé à un choc du pied pour les rats. Cela a créé un souvenir de peur chez les rats. Après avoir été conditionnés, chaque fois qu'ils entendaient le son, ils se figeaient (réaction défensive chez les rats), indiquant ainsi un souvenir du choc imminent. Les chercheurs ont ensuite provoqué la mort cellulaire dans les neurones de l'amygdale latérale, qui est la zone spécifique du cerveau responsable des souvenirs de peur. Ils ont découvert que le souvenir de la peur s'était estompé (s'est éteint). En raison de son rôle dans le traitement de l'information émotionnelle, l'amygdale est également impliquée dans la consolidation de la mémoire, c'est-à-dire le processus de transfert des nouveaux apprentissages dans la mémoire à long terme. L'amygdale semble faciliter l'encodage des souvenirs à un niveau plus profond lorsque l'événement est émouvant sur le plan émotionnel.
L'hippocampe
Un autre groupe de chercheurs a également fait des expériences sur des rats pour découvrir comment l'hippocampe fonctionne dans le traitement de la mémoire (Figure 8.8). Ils ont créé des lésions dans l'hippocampe des rats et ont découvert que les rats présentaient des troubles de la mémoire lors de diverses tâches, telles que la reconnaissance d'objets et la course dans un labyrinthe. Ils ont conclu que l'hippocampe est impliqué dans la mémoire, en particulier dans la mémoire de reconnaissance normale ainsi que dans la mémoire spatiale (lorsque les tâches de mémoire ressemblent à des tests de rappel) (Clark, Zola et Squire, 2000). Une autre tâche de l'hippocampe consiste à projeter des informations sur les régions corticales qui donnent un sens aux souvenirs et les relient à d'autres souvenirs. Il joue également un rôle dans la consolidation de la mémoire, c'est-à-dire le processus de transfert des nouveaux apprentissages dans la mémoire à long terme.
Les dommages causés à cette zone nous empêchent de traiter de nouveaux souvenirs déclaratifs. Un patient célèbre, connu depuis des années uniquement sous le nom de H. M., s'est fait enlever les lobes temporaux gauche et droit (hippocampe) afin de contrôler les crises dont il souffrait depuis des années (Corkin, Amaral, González, Johnson et Hyman, 1997). En conséquence, sa mémoire déclarative a été considérablement affectée et il n'a pas pu acquérir de nouvelles connaissances sémantiques. Il a perdu la capacité de se forger de nouveaux souvenirs, mais il pouvait encore se souvenir d'informations et d'événements survenus avant l'opération.
Le cervelet et le cortex préfrontal
Bien que l'hippocampe semble être davantage une zone de traitement de souvenirs explicites, vous pourriez tout de même le perdre et être capable de créer des souvenirs implicites (mémoire procédurale, apprentissage moteur et conditionnement classique), grâce à votre cervelet (Figure 8.8). Par exemple, une expérience de conditionnement classique consiste à habituer les sujets à cligner des yeux lorsqu'on leur donne une bouffée d'air. Lorsque les chercheurs ont endommagé les cervelets de lapins, ils ont découvert que les lapins n'étaient pas en mesure d'apprendre la réponse conditionnée au clignement des yeux (Steinmetz, 1999 ; Green et Woodruff-Pak, 2000).
D'autres chercheurs ont eu recours à la scintigraphie cérébrale, notamment à la tomographie par émission de positons (TEP), pour apprendre comment les gens traitent et conservent les informations. D'après ces études, il semble que le cortex préfrontal soit impliqué. Dans une étude, les participants devaient effectuer deux tâches différentes : soit rechercher la lettre a en mots (tâche considérée comme une tâche perceptuelle), soit catégoriser un nom comme vivant ou non vivant (comme une tâche sémantique) (Kapur et al., 1994). On a ensuite demandé aux participants quels mots ils avaient vus auparavant. Le rappel était bien meilleur pour la tâche sémantique que pour la tâche perceptuelle. Selon la TEP, il y avait beaucoup plus d'activation dans le cortex préfrontal inférieur gauche lors de la tâche sémantique. Dans une autre étude, le codage était associé à l'activité frontale gauche, tandis que la récupération d'informations était associée à la région frontale droite (Craik et al., 1999).
neurotransmetteurs
Il semble également y avoir des neurotransmetteurs spécifiques impliqués dans le processus de la mémoire, tels que l'épinéphrine, la dopamine, la sérotonine, le glutamate et l'acétylcholine (Myhrer, 2003). Les chercheurs continuent de discuter et de débattre de la question de savoir quel neurotransmetteur joue un rôle précis (Blockland, 1996). Bien que nous ne sachions pas encore quel rôle joue chaque neurotransmetteur dans la mémoire, nous savons que la communication entre les neurones via les neurotransmetteurs est essentielle au développement de nouvelles mémoires. L'activité répétée des neurones entraîne une augmentation des neurotransmetteurs dans les synapses et des connexions plus efficaces et plus synaptiques. C'est ainsi que s'effectue la consolidation de la mémoire
On pense également que les émotions fortes déclenchent la formation de souvenirs forts et que les expériences émotionnelles plus faibles forment des souvenirs plus faibles ; c'est ce que l'on appelle la théorie de l'excitation (Christianson, 1992). Par exemple, des expériences émotionnelles fortes peuvent déclencher la libération de neurotransmetteurs, ainsi que d'hormones, qui renforcent la mémoire ; par conséquent, notre mémoire d'un événement émotionnel est généralement meilleure que notre mémoire d'un événement non émotionnel. Lorsque les humains et les animaux sont stressés, le cerveau sécrète davantage de glutamate, un neurotransmetteur, ce qui les aide à se souvenir de l'événement stressant (McGaugh, 2003). Ceci est clairement démontré par ce que l'on appelle le phénomène de mémoire des ampoules.
La mémoire d'une ampoule est un souvenir exceptionnellement clair d'un événement important (Figure 8.9). De nombreuses personnes qui ont vécu des événements historiques et mémorables peuvent se rappeler exactement où elles se trouvaient et comment elles en ont entendu parler. Par exemple, une enquête du Pew Research Center (2011) a révélé que, parmi les Américains âgés de 8 ans ou plus au moment des attaques terroristes du 11 septembre, 97 % peuvent se souvenir du moment où ils ont appris l'événement, même dix ans après qu'il s'est produit.
Même les mémoires flash pour des événements importants peuvent perdre de leur précision au fil du temps. Par exemple, à au moins trois reprises, lorsqu'on lui a demandé comment il avait entendu parler des attaques terroristes du 11 septembre, le président George W. Bush a répondu de manière inexacte. En janvier 2002, moins de quatre mois après les attentats, on a demandé au président Bush alors en exercice comment il avait entendu parler des attaques. Il a répondu :
J'étais assise là, et mon chef de cabinet... Eh bien, tout d'abord, lorsque nous sommes entrés dans la classe, j'ai vu cet avion percuter le premier bâtiment. Il y avait un poste de télévision allumé. Et vous savez, j'ai pensé que c'était une erreur du pilote et j'ai été étonnée que quelqu'un puisse faire une erreur aussi terrible. (Greenberg, 2004, p. 2)
Contrairement à ce qu'a déclaré le président Bush, personne n'a vu le premier avion touché, sauf des personnes au sol près des tours jumelles. La séquence vidéo du premier avion n'a pas été enregistrée parce que c'était un mardi matin normal, jusqu'à ce que le premier avion percute.
La mémoire n'est pas comme un enregistrement vidéo. La mémoire humaine, même les souvenirs d'une ampoule, peuvent être fragiles. Différentes parties d'entre elles, telles que l'heure, les éléments visuels et les odeurs, sont stockées à différents endroits. Lorsque quelque chose est mémorisé, ces composants doivent être réassemblés pour former la mémoire complète, ce que l'on appelle la reconstruction de la mémoire. Chaque composant crée un risque qu'une erreur se produise. Un faux souvenir, c'est se souvenir de quelque chose qui n'est pas arrivé Les participants à la recherche se souviennent d'avoir entendu un mot, même s'ils ne l'ont jamais entendu (Roediger et McDermott, 2000).
Vous souvenez-vous de l'endroit où vous vous trouviez lorsque vous avez entendu parler d'un événement historique ou peut-être d'un événement tragique ? Avec qui étiez-vous et que faisiez-vous ? De quoi avez-vous parlé ? Peux-tu contacter les personnes avec qui tu étais ? Ont-ils les mêmes souvenirs que vous ou ont-ils des souvenirs différents ?