Étude explore l'émergence de modèles prédictifs dans l'hippocampe

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par Ingrid Fadelli, Medical Xpress

Des études en neurosciences ont révélé que le cerveau organise spontanément les événements et les expériences de vie en souvenirs, qui peuvent être mentalement récupérés et rejoués à différents moments. Ces souvenirs d'événements passés façonnent en partie les perceptions et les comportements humains, en mettant par exemple en évidence des stratégies pour résoudre un problème donné qui se sont révélées efficaces par le passé.

Une région clé de l'hippocampe, appelée région CA1, est supposée soutenir la capacité des humains à rappeler des souvenirs pertinents pour prédire les résultats futurs, en créant des modèles prédictifs qui représentent approximativement ce qui pourrait se produire dans différents scénarios. Bien que de nombreux neuroscientifiques aient étudié cette hypothèse, les modes de formation et de mise à jour de ces modèles restent mal compris.

Des chercheurs de l'hôpital pour enfants malades 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 résultats, publiés dans la revue Neuron, révèlent l'activité des neurones CA1 dans le cerveau de la souris lorsqu'ils apprennent à accomplir une tâche en faisant des prédictions basées sur leurs expériences précédentes.

"Lorsque nous pensons à la mémoire, nous pouvons souvent la considérer comme un moyen de se rappeler nos expériences passées, une sorte d'appareil de "rappel"", a déclaré Paul Frankland, l'un des chercheurs ayant réalisé l'étude, à Medical Xpress. "Mais une autre façon de voir la mémoire est de 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 d'anticiper ce que l'avenir nous réserve ?"

Dans le cadre de leur expérience, Frankland et ses collègues ont entraîné 80 souris à résoudre des puzzles consistant à distinguer différents sons pour obtenir une récompense alimentaire. Les puzzles qu'ils ont résolus suivaient une règle générale similaire, ce qui permettait aux souris de prédire mentalement ce qui pourrait se passer si elles se comportaient de certaines manières.

Les chercheurs ont constaté qu'au fil du temps, les souris ont non seulement appris à résoudre des problèmes individuels, mais ont également appris la règle sous-jacente à tous les puzzles. Finalement, elles ont été capables d'appliquer cette règle à des essais futurs, résolvant ainsi efficacement de nouveaux puzzles auxquels elles n'avaient jamais été confrontées auparavant.

"Alors que nous entraînions les souris et les observions, nous étudiions également l'activité neuronale dans l'hippocampe, une région du cerveau importante pour résoudre ce type de puzzles", explique Frankland. "Étonnamment, dès que les souris ont compris la règle, nous avons remarqué que leurs modèles d'activité neuronale se fixaient dans un état fiable. Nous pensons que c'est cet état qui correspond au modèle prédictif - un état qui permet aux souris de prédire des événements futurs nouveaux en se basant sur leur expérience passée."

Dans l'ensemble, les résultats obtenus 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 de nouvelles études portant sur cette région du cerveau, ce qui permettrait de mieux comprendre les façons dont le cerveau utilise les souvenirs pour guider les comportements futurs.

"Notre étude recentre la recherche sur la mémoire en se concentrant sur la manière dont la mémoire est utile pour penser au passé, mais aussi sur son importance pour prédire le présent ou le futur", ajoute Frankland. "Nous nous intéressons aux éléments qui influencent l'efficacité de la formation de ces modèles prédictifs dans l'hippocampe. Le stress perturbe-t-il la formation de ces modèles, ou peut-être que ces modèles se forment plus facilement lors du développement précoce - dans les cerveaux plus jeunes qui ont moins d'expérience du monde et ont besoin de former rapidement des modèles sur le fonctionnement du monde."

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