Dans une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans Nature, des neuroscientifiques du Sainsbury Wellcome Center de l’UCL ont étudié les interactions réciproques entre deux régions du cerveau qui expliquent la mémoire de travail visuelle chez la souris. L’équipe a découvert que la connectivité entre ces deux sites de mémoire de travail, le cortex pariétal et le cortex prémoteur, dépendait conjointement de l’échelle de temps instantanée.
« Il existe de nombreux types de mémoire de travail, et depuis 40 ans, les scientifiques essaient de comprendre comment ils sont représentés dans le cerveau. La mémoire de travail sensorielle, en particulier, a été un défi à étudier, comme lors d’un laboratoire standard. tâche », a déclaré le Dr. Ivan Voitov, “Les processus se produisent simultanément, tels que le timing, le réglage de la machine et l’anticipation des récompenses.”
Pour relever ce défi, les chercheurs de SWC ont comparé des tâches dépendantes de la mémoire de travail avec des tâches plus simples indépendantes de la mémoire de travail. Dans une tâche de mémoire de travail, les souris ont reçu un stimulus sensoriel suivi d’un délai, puis ont dû faire correspondre le stimulus suivant au stimulus qu’elles ont vu avant le délai. Cela signifie que pendant la période de retard, les souris avaient besoin d’une représentation dans leur mémoire de travail du premier stimulus pour réussir la tâche et recevoir la récompense. En revanche, dans une tâche indépendante de la mémoire de travail, les décisions prises par les souris concernant le stimulus secondaire n’étaient pas liées au premier stimulus.
En comparant ces deux tâches, les chercheurs ont pu enregistrer la partie de l’activité neuronale qui reposait sur la mémoire de travail plutôt que sur l’activité normale liée uniquement à l’environnement de la tâche. Ils ont découvert que la plupart des activités neuronales n’étaient pas liées à la mémoire de travail, et à la place, les représentations de la mémoire de travail étaient incluses dans un modèle d’activité «haute dimension», ce qui signifie que seules de petites fluctuations autour du déclenchement moyen des cellules individuelles transportaient ensemble les informations de la mémoire de travail.
Pour comprendre comment ces représentations sont stockées dans le cerveau, les neuroscientifiques ont utilisé une technique appelée optogénétique pour faire taire sélectivement des parties du cerveau pendant les périodes de retard et observer les distractions de ce dont les souris se souviennent. Fait intéressant, ils ont découvert que le silence des représentations de la mémoire de travail dans les zones corticales motrices pariétales ou frontales entraînait des déficits similaires dans la capacité des souris à se souvenir des stimuli précédents, ce qui implique que ces représentations dépendaient instantanément les unes des autres pendant les retards.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont désactivé une région tout en enregistrant l’activité communiquée par une autre région. Lorsque le cortex pariétal est perturbé, l’activité communiquée par le cortex moteur frontal au cortex pariétal est largement inchangée en termes d’activité moyenne. Cependant, la représentation de l’activité de la mémoire de travail est spécifiquement désactivée. Cela était également vrai dans l’expérience inverse, lorsqu’ils ont perturbé le cortex moteur et qu’ils ont regardé le cortex pariétal et ont également noté des altérations spécifiques de la mémoire de travail corticale et de la communication corticale.
“En enregistrant et en traitant à partir de circuits à long terme dans le cortex cérébral, nous avons découvert que la mémoire de travail réside dans un modèle d’activité dépendante dans des zones corticales interconnectées, préservant ainsi la mémoire de travail grâce à une communication mutuelle instantanée”, a déclaré le professeur Tom Myrsek-Flugel. D., directeur du Sainsbury Wellcome Center et co-auteur de l’article.
La prochaine étape du chercheur consiste à rechercher des modèles d’activité qui sont communs dans ce domaine. Ils prévoient également d’étudier des tâches de mémoire de travail plus complexes qui modulent des informations spécifiques stockées dans la mémoire de travail ainsi que sa force. À cette fin, les neuroscientifiques utiliseront un diffuseur perturbateur contenant des informations sensorielles pour réfracter ce que le rat pense être sa prochaine cible. Cette expérience leur permettra de développer une compréhension plus précise des représentations de la mémoire de travail.
