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Comment et où, dans le cerveau humain, sont stockés les souvenirs ?

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Fond

Je suis un programmeur informatique fasciné par l'intelligence artificielle et les réseaux de neurones artificiels, et je suis de plus en plus curieux de savoir comment fonctionnent les réseaux de neurones biologiques.

Contexte et ce que je pense comprendre

En digérant tout ce que j'ai lu, je commence à comprendre qu'il existe des couches aux réseaux de neurones. Une couche de neurones de première ligne peut recevoir, par exemple, un stimulus visuel tel qu'une lumière vive. Ce stimulus est absorbé par les neurones de première ligne, dont chacun produit une réponse électrochimique pondérée qui se traduit par une décision binaire de transmettre une charge électrique à travers son axone aux dendrites des dizaines de milliers de neurones auxquels il est connecté.

Ce processus se répète à travers des couches canalisant les signaux électriques et les concentrant en fonction de leurs permutations jusqu'à ce qu'une charge soit finalement transmise à un mécanisme de réponse focalisé tel que les nerfs qui contrôlent le rétrécissement des pupilles.

J'espère que j'ai bien compris.

Préambule à la question ;)

En supposant que je ne sois pas complètement en dehors de ma compréhension de base du fonctionnement d'un réseau de neurones biologiques, je commence à comprendre comment une entrée (stimulus) entraîne une sortie (réponse) telle qu'un mouvement moteur ou des réflexes. Cela semblerait simplement être l'électricité de base des circuits ouverts et fermés.

CEPENDANT, ce qui me déconcerte encore, c'est la façon dont un souvenir est stocké. L'analogie avec un circuit électrique s'effondre ici, car dans un circuit, je ne peux pas vraiment arrêter le flux d'électrons à moins d'endiguer lesdits électrons dans un condensateur. Si je fais ça, une fois que les électrons sont libérés (accédés), ils sont partis pour toujours alors qu'un souvenir perdure.

Donc…

Comment diable les souvenirs sont-ils construits et stockés dans le cerveau humain ? Sont-ils stockés dans une région spécifique ? Si oui, où ?


Malheureusement, nous sommes tous encore « déconcertés » par le fonctionnement de la mémoire. Nous sommes loin d'avoir une compréhension complète de la façon dont la mémoire est stockée et rappelée. Néanmoins, nous connaissons un peu, alors lisez la suite.

Votre compréhension de la fonction neuronale de base est presque correct. Premièrement, un neurone individuel signalera via son axone unique sur les dendrites de nombreux neurones en aval, et non l'inverse. Deuxièmement, je ne suis pas sûr de ce que vous entendez par "les concentrer en fonction de leurs permutations", mais il est vrai que l'information neuronale peut subir de nombreuses transformations lorsqu'elle se propage à travers un circuit. Troisièmement, s'il y a un résultat comportemental de l'activité du réseau comme une réponse musculaire ou une libération d'hormones, ces effets sont médiés par les nerfs communiquant avec les muscles et les cellules libérant des hormones. Je ne sais pas si c'est ce que vous vouliez dire par « mécanisme de réponse ciblée ».

Enfin, comme vous l'avez découvert, l'analogie entre les circuits neuronaux et les circuits électriques est relativement faible à tout niveau d'analyse raisonnablement sophistiqué. Mon opinion est que les systèmes biologiques sont souvent mal servis en étant présentés comme des problèmes d'ingénierie. D'autres ne seront pas d'accord avec cela, mais je pense que comprendre un système biologique selon ses propres termes rend beaucoup de choses beaucoup plus claires.

L'élément clé manquant de l'analogie des circuits électriques s'avère être l'une des clés pour comprendre le stockage de l'information dans les circuits neuronaux--la synapse, le site où un neurone communique avec un autre. La synapse transforme le signal électrique du neurone en amont en un signal chimique. Ce signal chimique est ensuite reconverti en un signal électrique par le neurone en aval.

La force de la synapse peut être ajustée à long terme en modifiant le niveau d'expression des protéines - c'est ce qu'on appelle potentialisation à long terme (LTP) ou dépression à long terme (LTD). LTP et LTD peuvent donc réguler la facilité avec laquelle les informations peuvent circuler le long d'un chemin particulier. Comme exemple de base (qui ne doit pas être pris trop au sérieux), imaginez un ensemble de neurones qui représente « New York City » et un autre ensemble de neurones qui représente « My Friend John ». Si vous vous trouvez alors à New York avec votre ami John, ces deux groupes de neurones seront actifs et des synapses entre ces deux réseaux seront renforcés car co-actifs (voir plasticité Hebbian). De cette façon, l'idée de NYC et l'idée de John sont désormais liées.

Où sont ces neurones qui représentent NYC et John ? Nous ne sommes pas encore tout à fait clairs là-dessus, et la question est compliquée car il existe de nombreux types de mémoire différents. Par exemple, votre mémoire de la façon de faire du vélo (mémoire procédurale) n'est pas traitée de la même manière que votre mémoire de ce que vous avez mangé au petit-déjeuner (mémoire épisodique). Cependant, une meilleure réponse actuelle est que le hippocampe et ses régions associées sont importantes pour le codage initial des souvenirs et la néocortex est l'endroit où les souvenirs à plus long terme sont stockés. Il existe une communication substantielle entre ces deux domaines afin que les souvenirs puissent être efficacement ajustés au fil du temps.


Mettre à jour

En réponse au commentaire de Jule demandant des ressources, je me rends compte qu'il est important de souligner que le modèle Hebbian que j'ai décrit n'a pas été définitivement démontré. Comme pour tous les aspects des neurosciences, il y a beaucoup de bon travail au niveau moléculaire et cellulaire et du bon travail au niveau comportemental, mais le lien de causalité entre les deux n'est pas si clair. Néanmoins, l'idée de Hebb reste le modèle de travail courant pour le fonctionnement de la mémoire. Certaines lectures peuvent inclure :

1) Neves, G., Cooke, S.F., Bliss, T.V.P., 2008. Plasticité synaptique, mémoire et hippocampe : une approche de la causalité par réseaux de neurones. Nature Reviews Neuroscience 9, 65-75. Une revue sur la mémoire hippocampique et sa relation avec LTP/LTD et la théorie Hebbian. Note la difficulté générale de prouver la théorie et quelques façons pour les expériences d'avancer.

2) Lisman, J., Grace, A.A., Duzel, E., 2011. Un cadre néo-hébbien pour la mémoire épisodique ; rôle de la LTP tardive dépendante de la dopamine. Tendances en neurosciences 34, 536-547. Une revue proposant une élaboration du modèle Hebbian qui inclut l'influence neuromodulatrice sur la plasticité et le processus de mémoire.

3) Johansen, J.P., Cain, C.K., Ostroff, L.E., LeDoux, J.E., 2011. Mécanismes moléculaires de l'apprentissage et de la mémoire de la peur. Cellule 147, 509-524. Une excellente revue sur l'apprentissage de la peur et la mémoire avec une section étendue sur la théorie Hebbian.

4) Liu, X., Ramirez, S., Pang, P.T., Puryear, C.B., Govindarajan, A., Deisseroth, K., Tonegawa, S., 2012. La stimulation optogénétique d'un engramme hippocampique active le rappel de la mémoire de la peur. La nature. Un article de recherche qui est peut-être une réalisation de certaines des suggestions de la revue Neves et al. Ils utilisent la lumière pour réactiver un souvenir de peur. Cela suggère que l'activation du réseau hippocampique qui était actif pendant la formation de la mémoire est suffisante pour susciter la mémoire.


Je voudrais souligner certaines façons dont votre compréhension est erronée. Les "réseaux de neurones" sont généralement un terme informatique, uniquement très, très vaguement basé sur les réseaux de neurones réels. L'idée de couches dans un réseau de neurones est à peu près une invention de l'informatique, elle ne reflète pas vraiment la réalité. De plus, les neurones ne sont pas des commutateurs binaires. Il ne s'agit pas tant d'une question d'activation/de désactivation que d'un code de fréquence temporelle des potentiels d'action. Le cerveau réel est en quelque sorte stochastique et ne fonctionne pas vraiment au niveau du potentiel d'action unique.

L'adaptation du terme « réseaux de neurones » par ces informaticiens sournois est malheureuse. Leur travail est pratiquement sans rapport avec les réseaux de neurones réels.


Je peux faire une analogie approximative en termes de stockage multimédia numérique.

Nos souvenirs existent comme une relation entre nos perceptions et nos sensations. Les ordinateurs stockent facilement les entrées. Cependant, les humains stockent des souvenirs de manière perceptive. Cela signifie qui nous sommes et comment nous nous souvenons d'un événement change de façon permanente notre souvenir.

Si vous regardez la progression des codecs vidéo avec perte à mesure que la résolution a augmenté, vous verrez que les algorithmes ont changé. Chaque génération s'est habituée à voir certains types d'artefacts vidéo : du film à l'analogique statique, au vhs, au h.264. Considérez les algorithmes comme des modes de perception individuels.

Nous avons d'anciens circuits basaux qui permettent aux zones du cortex visuel et frontal de collaborer à la formation des souvenirs. Ce n'est pas un processus objectif. Nous avons tous nos propres algorithmes.


Les souvenirs ne sont pas stockés dans une seule partie du cerveau. Ils sont largement distribués dans le cortex et les neurones. Les souvenirs à long terme sont stockés dans tout le cerveau sous forme de groupes de neurones, le cerveau stocke les souvenirs de trois manières : mémoires à court terme, mémoire sensorielle et mémoire à long terme, la cellule du cerveau humain peut contenir 5 fois plus d'informations que le Encyclopédie Britannica.


Le bon souvenir au bon moment

Howard Eichenbaum a publié une nouvelle étude suggérant que les circuits du cerveau humain qui récupèrent des souvenirs appropriés à des situations spécifiques s'étendent sur de longues distances et soutiennent un dialogue complexe entre deux structures cérébrales. Photo de Cydney Scott

Vous avez un plan pour faire vos courses pour le dîner sur le chemin du retour. En ce moment, cependant, vous êtes dans votre bureau, un café à la main. Un collègue descend en demandant quel matériel est nécessaire pour une réunion à venir.

Votre réponse, très probablement, n'est pas "carottes". C'est parce que le cerveau humain contient des circuits qui récupèrent des souvenirs appropriés à la situation actuelle.

De nouveaux travaux du laboratoire de Howard Eichenbaum, professeur distingué William Fairfield Warren de l'Université de Boston et directeur du Center for Memory & Brain de la BU, suggèrent que ce circuit s'étend sur de longues distances dans le cerveau et soutient un dialogue complexe entre deux structures cérébrales. L'ouvrage, publié en ligne le 20 juin 2016, dans Neurosciences de la nature, est parmi les premiers à décrire les opérations d'un grand circuit cérébral qui contrôle un comportement complexe. En révélant les détails des communications entre les régions du cerveau pour accéder aux souvenirs appropriés, les résultats peuvent donner aux chercheurs cliniques des indices sur les canaux de communication pouvant être altérés dans les troubles cérébraux qui perturbent la mémoire.

"Comprendre ce système a des implications pour presque tous les troubles qui affectent la mémoire, de la schizophrénie, la dépression et l'épilepsie aux lésions cérébrales traumatiques et au trouble de stress post-traumatique", explique Charan Ranganath, neuroscientifique à l'Université de Californie, Davis, qui étudie l'homme mémoire, mais n'a pas été impliqué dans cette recherche. « Nous sommes vraiment intéressés à comprendre la capacité d'utiliser les connaissances pour prendre des décisions. »

Recherche de boucles Froot

Pour étudier un comportement humain complexe, comme se souvenir d'informations appropriées au bon moment, Eichenbaum a dû entraîner des rats à mémoriser une information importante, puis à trouver un moyen de l'utiliser. Son équipe a donc entraîné des rats à trouver des Froot Loops dans des pots de fleurs. "Les rats sont absolument fous de Froot Loops", dit-il.

Par exemple, les rats ont appris que dans la salle A, les céréales sont cachées dans un pot rempli de billes de plastique violettes qui sentent bon. Mais dans la salle B, les marchandises sont dans la marmite remplie de lambeaux de papier noir qui sentent le piquant. "Les rats sont excellents avec les odeurs et les textures, nous utilisons donc des indices texturaux et olfactifs pour les amener à exprimer leur mémoire", explique Eichenbaum.

Alors que les rats naviguent de pièce en pièce, l'équipe d'Eichenbaum enregistre leur activité cérébrale à l'aide d'électrodes insérées dans le cerveau. Ils surveillent à la fois l'hippocampe, connu pour être le siège de la mémoire dans le cerveau, et le cortex préfrontal, considéré comme un coordinateur.

Les circuits qui guident la sélection des souvenirs en fonction du contexte actuel s'étendent sur le cerveau du rat. L'information circule de l'hippocampe ventral (vHPC), dans la partie inférieure du cerveau, au cortex préfrontal (mPFC), puis revient à l'hippocampe dorsal (dHPC), près du sommet du cerveau. Des pannes dans les circuits peuvent provoquer différents types de problèmes de mémoire, y compris une perte de mémoire et également l'incapacité de déterminer quelles mémoires sont appropriées pour la situation actuelle. Diagramme avec l'aimable autorisation de Howard Eichenbaum

Dans des études précédentes, l'équipe avait déjà appris que les neurones du cortex préfrontal se déclenchent en relation avec des signaux qui signalent des récompenses, comme un pot particulier contenant une réserve de Froot Loops. Ils avaient également identifié des neurones dans une région appelée hippocampe ventral qui reconnaissent la pièce dans laquelle se trouve le rat. Les neurones de l'hippocampe dorsal se déclenchent lorsque le rat reconnaît un pot de fleurs qu'il a déjà vu. Dans cette expérience la plus récente, ils ont appris comment le cerveau rassemble ces informations pour guider une décision, comme dans quel pot creuser.

Par exemple, lorsque le rat entre dans la salle A, l'hippocampe ventral transmet au cortex préfrontal, définissant le contexte dans la salle A. L'hippocampe dorsal commence à tirer car il reconnaît les pots de fleurs. Le cortex préfrontal, qui sait que la récompense de la salle A est dans le pot de billes violettes, envoie cette information à l'hippocampe dorsal, lui indiquant sur quelle mémoire agir. « Les deux régions fonctionnent ensemble comme un système, un peu comme une poignée de main », explique Eichenbaum. "Nous voyons au niveau des neurones ce qui se passe dans la vie cognitive."

Mémoire avec but

Cette poignée de main est importante car beaucoup de choses peuvent mal se passer pour l'interrompre. Lorsque l'équipe d'Eichenbaum a temporairement désactivé le cortex préfrontal, les rats ont butiné dans chaque pot, non pas parce qu'ils ne reconnaissent pas les pots mais parce qu'ils ne savent pas quel pot contient une récompense en fonction de la pièce dans laquelle ils se trouvent. un rôle très spécifique », explique Eichenbaum. "Cela n'active pas les bons souvenirs, mais empêche plutôt les mauvais souvenirs de s'immiscer."

Cette découverte peut être pertinente pour les maladies humaines comme la schizophrénie. Les personnes atteintes de ce trouble n'ont pas de difficulté à se souvenir des choses, mais ont souvent du mal à filtrer les informations non pertinentes ou inappropriées. "Si l'hippocampe se souvient de quelque chose, c'est le son d'une main qui applaudit", explique Ranganath. "Cela ne vous aide pas à moins qu'il n'atteigne des zones qui peuvent utiliser les informations pour prendre une décision ou une action."

Il n'y a pas de connexion anatomique directe dans le cerveau entre le cortex préfrontal et l'hippocampe dorsal, il n'est donc pas clair comment les messages sont transmis entre eux. Mais les études d'Eichenbaum suggèrent qu'il pourrait y avoir une voie indirecte et bidirectionnelle qui implique des rythmes cérébraux lents et pulsés appelés rythmes thêta. Ces rythmes proviennent de structures profondes au milieu du cerveau, se synchronisent entre l'hippocampe et le cortex préfrontal et permettent à l'information de circuler entre eux.

Pour explorer cette possibilité, Eichenbaum utilise l'optogénétique, un outil puissant qui permet aux chercheurs de configurer des neurones spécifiques dans le cerveau des rats afin qu'ils puissent être activés ou désactivés à l'aide de la lumière laser. « Nous espérons tracer l'ensemble du parcours du circuit qui est crucial pour ce dialogue », précise Eichenbaum.

Les rythmes thêta sont également un indice important pour des chercheurs comme Ranganath. "Nous devons étudier l'activité thêta dans le cerveau humain maintenant que nous pensons qu'elle est liée à votre capacité à vous souvenir des choses dont vous devez vous souvenir quand vous devez vous en souvenir", dit-il.


Encodage, stockage et récupération de la mémoire :

Les psychologues définissent la mémoire comme le processus mental d'encodage, de stockage et de récupération de différentes sortes d'informations. Celles-ci constituent également les trois étapes principales liées à la création et au rappel de la mémoire. Dans la première étape, connue sous le nom d'encodage ou d'enregistrement, les informations sont reçues et traitées. Votre corps utilise certains stimuli physiques et chimiques pour détecter les informations du monde qui vous entoure. La deuxième étape, appelée stockage, implique la création d'un enregistrement permanent des données qui ont été reçues et traitées ou internalisées auparavant. L'étape de récupération est également appelée souvenir ou rappel. À ce stade, les données enregistrées sont rappelées pour être utilisées dans une activité ou un processus. Parfois, les informations peuvent être récupérées assez facilement et rapidement tandis que, à d'autres moments, cela peut devenir une tâche très exigeante. Il peut également se produire une perte de mémoire, une condition connue sous le nom d'oubli.


Étapes de la création, du stockage et du rappel de la mémoire :

Il y a trois étapes principales, à savoir l'encodage, le stockage et le rappel. Vous créez des souvenirs avec vos sens du toucher, du goût, de l'odorat, de la vue et de l'ouïe. Les souvenirs se forment lorsque votre cerveau traite vos expériences, que ce soit en vous concentrant consciemment sur quelque chose (comme étudier) ou en faisant inconsciemment des associations (comme lorsque vous attachez une signification émotionnelle à de nouvelles informations).

Chaque nouvelle expérience déclenche la création de nouvelles connexions dans le cerveau. Pendant ce temps, il se recâble également à travers le processus appelé neuroplasticité. Voici un bref aperçu des trois étapes impliquées dans la mémoire :

Codage:

Il marque la première étape vers la création de mémoire. L'encodage se produit lorsque le cerveau attache un sens à une nouvelle expérience ou découvre pourquoi quelque chose s'est passé. Des études ont révélé que lorsque vous associez des choses à un objectif, vous êtes mieux en mesure de vous en souvenir et de les conserver plus longtemps.

Espace de rangement:

Le stockage est la deuxième étape de la création de mémoire. Des études suggèrent que le cerveau ne stocke pas les souvenirs dans des souvenirs complets et exacts qui peuvent simplement être récupérés. Au contraire, les souvenirs sont stockés en petits morceaux et dispersés dans différentes parties de votre cerveau.

L'hippocampe est considéré comme la passerelle critique vers le stockage à long terme de l'information. En cas de dommage dans cette partie du cerveau, vous ne pourrez pas vous rappeler ce qui s'est passé hier.

Rappeler:

Le rappel est simplement la façon dont votre cerveau récupère une information stockée (mémoire). Pendant le rappel, la mémoire est reconstruite à partir des informations stockées plus petites. Se souvenir n'est pas une relecture exacte de l'expérience mais un acte de réimagination créative. C'est pourquoi, les souvenirs ont tendance à changer avec le temps. Cependant, lorsque vous travaillez à plusieurs reprises votre mémoire, elle se renforce avec le temps.


Des chercheurs utilisent des scanners cérébraux pour lire les souvenirs des gens

Les scientifiques ont utilisé des scanners cérébraux pour lire les souvenirs des gens et déterminer où ils se trouvaient alors qu'ils se promenaient dans un bâtiment virtuel.

L'étude historique réalisée par des chercheurs britanniques démontre que la puissante technologie d'imagerie est de plus en plus capable d'extraire nos pensées les plus intimes.

L'exploit a incité l'équipe à appeler à un débat éthique sur la manière dont l'imagerie cérébrale pourrait être utilisée à l'avenir et sur les garanties pouvant être mises en place pour protéger la vie privée des personnes.

L'étude faisait partie d'une enquête visant à apprendre comment les souvenirs sont créés, stockés et rappelés dans une partie du cerveau appelée l'hippocampe.

En comprenant les processus à l'œuvre dans le cerveau, les scientifiques du Wellcome Trust Center for Neuroimaging de l'University College London espèrent mieux comprendre comment la maladie d'Alzheimer et les accidents vasculaires cérébraux peuvent détruire nos souvenirs et trouver des moyens de réhabiliter les patients.

Dans l'étude, les volontaires ont enfilé un casque de réalité virtuelle et ont été invités à se frayer un chemin entre quatre emplacements dans un bâtiment virtuel. Tout au long de la tâche, leur activité cérébrale a été surveillée à l'aide d'une technique appelée imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf).

Eleanor Maguire et Demis Hassabis ont ensuite utilisé un programme informatique pour rechercher des schémas dans l'activité cérébrale des volontaires alors qu'ils se tenaient sur des tapis virtuels dans les quatre endroits différents. Ils ont découvert que des collections particulières de cellules cérébrales encodaient l'emplacement de la personne dans le monde virtuel, et ils ont pu l'utiliser pour prédire où se tenait chaque volontaire.

"Remarquablement, en utilisant cette technologie, nous avons découvert que nous pouvions prédire avec précision la position d'un individu dans cet environnement virtuel, uniquement à partir du modèle d'activité de son hippocampe", a déclaré Maguire.

"Nous pourrions prédire de quels souvenirs une personne se souvenait, dans ce cas le souvenir de sa localisation dans l'espace", a-t-elle ajouté.

L'étude renverse l'hypothèse des neuroscientifiques selon laquelle les souvenirs de notre environnement sont codés dans le cerveau d'une manière imprévisible. Les dernières recherches suggèrent que ce n'est pas le cas, et que l'information est stockée dans nos neurones d'une manière très structurée qui peut être captée par des scanners.

Les scientifiques ne pouvaient pas dire où se trouvait quelqu'un à partir d'un seul scanner cérébral. Au lieu de cela, ils ont dû effectuer plusieurs analyses de volontaires dans chaque endroit. Ce n'est qu'après qu'ils ont pu trouver des différences dans l'activité cérébrale qui trahissaient l'emplacement de la personne.

"Nous pouvons être tranquilles en termes de problèmes liés à la lecture mentale. Cela nécessite que la personne soit coopérative et pour former les algorithmes que nous utilisons de nombreuses instances d'une mémoire particulière", a déclaré Maguire. "Ce n'est pas que nous puissions mettre quelqu'un dans un scanner cérébral et soudainement lire dans ses pensées. C'est un processus assez complexe qui en est à un stade très précoce."

Bien que préliminaire, la recherche soulève des questions sur ce qui pourrait être possible avec les scanners cérébraux à l'avenir. Les futurs progrès technologiques pourraient permettre de dire si une personne a déjà été dans un endroit particulier, ce qui pourrait avoir d'énormes implications pour le système judiciaire. Les informations provenant des scanners cérébraux ont déjà été utilisées devant les tribunaux indiens pour aider à juger si les accusés disent la vérité ou non.

Demis Hassabis, co-auteur de l'étude dans la revue Current Biology, a déclaré : « Les techniques actuelles sont loin de pouvoir faire ce genre de choses, même si à l'avenir cela deviendra peut-être plus possible. il nous faudra environ 10 ans pour le faire."

"Il pourrait être utile de commencer à avoir ce genre de discussions éthiques dans un proche avenir en vue de cela", a-t-il ajouté.

Des travaux antérieurs sur des rats ont identifié l'hippocampe comme une région du cerveau qui stocke les souvenirs spatiaux. Mais des expériences qui ont mesuré l'activité de poignées de neurones dans le cerveau des animaux ont suggéré qu'il n'y avait aucun modèle prévisible dans la façon dont ces souvenirs étaient stockés.

La découverte que les souvenirs spatiaux sont codés de manière prévisible dans notre cerveau donnera aux scientifiques l'assurance que d'autres souvenirs pourraient être lisibles à l'aide de scanners cérébraux.

À court terme, Maguire a déclaré que la recherche mettrait en lumière certaines des maladies neurodégénératives les plus débilitantes de la vieillesse. "En utilisant des techniques comme celle-ci, nous en apprenons de plus en plus sur la façon dont les souvenirs sont établis. Si nous pouvons comprendre les processus impliqués dans la façon dont vous formez, stockez et rappelez les souvenirs, nous pouvons commencer à comprendre comment ces processus pathologiques érodent les souvenirs, et beaucoup plus loin, comment nous pourrions aider les patients dans un contexte de réadaptation », a-t-elle déclaré.

Dans une étude précédente, Maguire a utilisé des scanners cérébraux pour montrer qu'une région du cerveau à l'arrière de l'hippocampe connue pour être impliquée dans l'apprentissage des directions et des emplacements est agrandie chez les chauffeurs de taxi londoniens.


Les types d'amnésie

Pour comprendre comment nous nous souvenons des choses, il est incroyablement utile d'étudier comment nous oublions – c'est pourquoi les neuroscientifiques étudient l'amnésie, la perte de mémoire ou la capacité d'apprendre. L'amnésie est généralement le résultat d'une sorte de traumatisme cérébral, comme un traumatisme crânien, un accident vasculaire cérébral, une tumeur au cerveau ou un alcoolisme chronique.

Il existe deux principaux types d'amnésie. La première, l'amnésie rétrograde, se produit lorsque vous oubliez des choses que vous saviez avant le traumatisme cérébral. L'amnésie antérograde se produit lorsqu'un traumatisme cérébral réduit ou arrête la capacité d'une personne à former de nouveaux souvenirs.

L'étude de cas la plus célèbre d'amnésie antérograde est celle d'Henry Molaison, qui, en 1953, s'est fait retirer des parties de son cerveau comme traitement de dernier recours pour les crises sévères. Alors que Molaison - connu de son vivant sous le nom de H.M. - se souvenait d'une grande partie de son enfance, il était incapable de former de nouveaux souvenirs déclaratifs. Les personnes qui ont travaillé avec lui pendant des décennies devaient se présenter à chaque visite.

En étudiant des personnes telles que H.M., ainsi que des animaux présentant différents types de lésions cérébrales, les scientifiques peuvent retracer où et comment différents types de souvenirs se forment dans le cerveau. Il semble que les mémoires à court terme et à long terme ne se forment pas exactement de la même manière, pas plus que les mémoires déclaratives et procédurales.

Il n'y a pas un seul endroit dans le cerveau qui contient tous vos souvenirs, différentes zones du cerveau forment et stockent différents types de souvenirs, et différents processus peuvent être en jeu pour chacun. Par exemple, les réponses émotionnelles telles que la peur résident dans une région du cerveau appelée l'amygdale. Les souvenirs des compétences que vous avez acquises sont associés à une région différente appelée le striatum. Une région appelée hippocampe est cruciale pour former, conserver et rappeler les souvenirs déclaratifs. Les lobes temporaux, les régions du cerveau que H.M. manquait partiellement, jouent un rôle crucial dans la formation et le rappel des souvenirs.


La neuroscience des émotions

Votre cerveau est l'organe le plus affamé de votre corps. Il nécessite plus d'oxygène et de nutriments que tout autre, et les réseaux neuronaux complexes qui le composent expliquent en grande partie tout ce que vous faites, chaque jour. Les progrès des neurosciences ont amélioré notre compréhension des émotions et des comportements complexes, fournissant des informations précieuses que nous pouvons mettre en œuvre dans notre vie quotidienne.

Si on vous demande ce qui vous rend humain, les émotions - ou certains aspects de votre personnalité intrinsèquement lié aux émotions - pourrait être assez proche du haut de la liste. Nos émotions influencent nos relations, nos travail, notre mode de vie, notre estime de soi et nos décisions, grandes et petites.

Darwin était fasciné par les émotions et a conclu que les émotions étaient là, en substance, pour nous avertir très rapidement si une situation est sûre. À cet égard et bien d'autres, nous reconnaissons l'importance de nos émotions. Nous savons que la peur nous aide à traverser la route en toute sécurité, que la colère peut nous donner de la force, que l'amour nous maintient lié aux autres.

Mais souvent, nous avons une relation compliquée avec nos émotions, qualifiant certains de bons et d'autres de mauvais. Nous pourrions supprimer et ignorer ceux que nous ne voulons pas ou que nous ne jugeons pas « appropriés », et chasser ceux que nous voulons, potentiellement à notre détriment. Voici donc un bref aperçu des neurosciences des émotions et des différentes zones du cerveau impliquées dans les émotions humaines, ainsi qu'une explication de la différence entre les émotions, les sentiments et les humeurs.

La première chose à savoir est que notre cerveau peut être grossièrement divisé en trois zones : le cerveau de lézard, le cerveau de mammifère et cerveau humain.

  1. Cerveau de lézard est une structure profonde et sa priorité est de vous garder en vie. Le cerveau du lézard s'occupe de la respiration, de la digestion, du maintien des battements de votre cœur. Le cerveau de lézard ne se soucie pas vraiment de ce que vous pensez ou ressentez que j'ai peur.
  2. Enroulé autour du cerveau de lézard est cerveau de mammifère, autrement connu sous le nom de Système limbique. Votre système limbique est concerné par la sécurité. C'est la zone du cerveau où vous gardez une trace des souvenirs de douleur et de plaisir passés. Tout ce que le cerveau des mammifères veut faire, c'est vous protéger, donc si vous avez survécu jusqu'à présent en faisant certaines choses, le cerveau des mammifères vous poussera à répéter ces mêmes comportements. Cerveau de mammifère absolument déteste monnaie.
  3. Cerveau humain, ou la néocortex (à l'avant du cerveau), est la zone du cerveau à laquelle nous pouvons accéder le plus consciemment. C'est le foyer de la pensée rationnelle, de l'apprentissage, de la prise de décision, de l'empathie et de la créativité.

Il est important de noter que ces différentes zones du cerveau ne sont pas toujours en accord les unes avec les autres. Si le cerveau humain veut essayer un nouveau passe-temps, le cerveau des mammifères pourrait essayer de remettre le cerveau humain à sa place, provoquant l'anxiété et la peur afin de dissuader le cerveau humain de faire un saut aussi audacieux dans l'inconnu.

Notre cerveau est recouvert de réseaux de neurones qui se renforcent ou s'affaiblissent selon la fréquence à laquelle ils sont utilisés. Celles qui s'habituent à plusieurs reprises deviennent des « autoroutes neuronales » très puissantes : elles définissent nos pensées, notre profil émotionnel et notre personnalité par défaut. La bonne nouvelle est que nos voies neuronales peuvent être modifiées, c'est ce qu'on appelle neuroplasticité.

Alors, quelles sont les émotions majeures à la racine de nos réseaux de neurones ? Le spectre des émotions humaines contient huit émotions principales : la tristesse, la honte, le dégoût, la colère, la peur, la surprise/surprise, l'excitation/la joie et l'amour/la confiance. Comme vous l'avez peut-être immédiatement remarqué, nous sommes tous un peu déséquilibrés, avec plus d'émotions majeures à notre disposition du côté de l'échelle qui caractérise principalement « l'évasion » plutôt que « l'attachement ». Malheureusement, du point de vue de l'évolution, il était plus important pour nous de rester en sécurité que de passer un bon moment.

  • Tristesse essaie de nous dire que quelque chose dans notre situation ne va pas
  • Honte est notre boussole morale en quelque sorte, mais une émotion très compliquée qui peut devenir profondément nuisible si elle est attribuée de manière disproportionnée à des situations particulières. Notre réaction à la honte peut soit nous amener à nous retirer de l'activité qui a entraîné cette émotion, soit nous pousser à travailler plus dur afin d'éviter ce sentiment la prochaine fois.
  • Dégoûter sert l'objectif évolutif de nous protéger des dommages microbiens. Le dégoût nous empêche de manger de la nourriture disparue et nous éloigne d'autres choses que nous jugeons dangereuses pour notre santé
  • Colère essaie de changer la situation. Ce n'est pas passif comme la tristesse. La colère est extrêmement situationnelle en termes d'utilité
  • Peur est vécue lorsque nous percevons qu'il existe d'une part un danger potentiel et, d'autre part, que nous sommes relativement impuissants face à ce danger. La peur inspire la réaction de combat ou de fuite
  • Surprendre tombe des deux côtés : nous savons tous qu'il y a de bonnes et de mauvaises surprises. Lorsque nous nous sentons surpris, nous ne savons pas quel est le résultat, alors notre cerveau et notre corps recrutent de l'énergie supplémentaire pour se préparer à ce qui pourrait arriver. Cela se produit sous la forme d'endorphines inondant le cerveau, nous aidant à nous sentir détendus
  • Excitation/joie sont centrés sur le plaisir et la récompense
  • Amour/confiance compter sur la prévisibilité. Ces émotions se construisent au fur et à mesure que nous construisons un catalogue d'expériences et de souvenirs positifs et renforçants autour d'une autre personne. Ces émotions tiennent également compte de la façon dont des personnes comme cette nouvelle personne vous ont traité dans le passé.

Quelles sont les zones du cerveau impliquées dans la réponse émotionnelle ?

Il y a quelques domaines clés qui composent le fonctionnement des émotions dans le cerveau. Notre cortex préfrontal, qui existe dans le cerveau humain, est impliqué dans la régulation émotionnelle et la prise de décision. C'est là que nous stockons notre sens de soi, notre système de valeurs, notre maîtrise de soi. Nous utilisons le cortex préfrontal pour supprimer les émotions.

Le prochain domaine clé est le amygdale. Notre amygdale évalue notre environnement pour un danger potentiel et évoque l'anxiété, la peur et la colère dont nous pourrions avoir besoin pour répondre à ce danger potentiel. L'amygdale est également l'endroit où nous stockons la mémoire émotionnelle.

Notre thalamus reçoit des informations des sens - vue, toucher, odorat, ouïe, goût - et envoie des informations aux zones pertinentes du cerveau.

Notre hippocampe est l'endroit où nous stockons la mémoire. Nous l'utilisons également pour la navigation. L'hippocampe stocke les sensations physiques d'émotion.

Comment ces zones fonctionnent-elles ensemble dans une réponse à l'anxiété ?

Alors que notre amygdale a été très utile à notre survie tout au long de l'évolution, les personnes souffrant de troubles anxieux pourraient vivre avec une amygdale hyperactive qui perçoit le danger et la menace de manière disproportionnée, et inonde le cerveau et le corps des mêmes émotions dont nous aurions pu avoir besoin pour pour éviter de réels dangers de prédation dans le passé.

When we perceive something that makes us feel fear or anxiety, our thalamus sends this information to our amygdala. The amygdala checks in with our hippocampus, to see whether we have previous memories that might inform us as to how to behave in the situation now. If our hippocampus shoots back painful emotional memories, we respond with fear and anxiety. Strong emotions can cause our rational brain to shut down. Our amygdala is much quicker to respond than our rational brain. Anxiety and fear leads to shallow breathing: this starves the brain of oxygen and leads to the areas of the brain not involved with survival to take a back seat. Rational thinking, creativity, and empathy are all shut off to us.

Breathing exercises can therefore be very helpful when experiencing fear or anxiety ensuring that your brain is receiving the oxygen it requires in order to function properly will support you in better managing your emotions.

Emotions, feelings, and moods

Largely, we experience emotions in response to a specific external stimulus, but that isn't always the case. Our thoughts can also trigger emotional responses. If our human brain conjures up a thought, or a memory, of a time we felt shame or anger for example, mammal brain can be triggered into producing a physical emotional reaction. Ceux-ci sont feelings. Feelings are different from emotions therefore in that they can be rationalised. An emotion happens very quickly feelings are responses to the environment combined with our thoughts, interpretations, or inner beliefs about the situation. For this reason, our feelings are more manageable than our emotions: we can question our feelings, reflect our thoughts back to ourselves and question their validity.

Emotions and humeurs are also distinct. Whereas emotions are rapid-onset, specific responses to specific events that give us information about our current situation, moods are much harder to define. Moods often have a more gradual onset, and it isn't so clear what they are caused by. Moods give us information about our current state of self, our inner system. Unlike emotions, moods are therefore unhelpful when it comes to decision-making. Emotions, as they inform us about our current situation, are vital to the decision-making process. We are often instructed that there is a difference between 'following your head' and 'following your heart', the latter sometimes looked upon as synonymous with being foolish or at least irrational, but suppressing your emotions when decision-making can lead to ongoing indecision. Refusing to listen to what your emotions are telling you can leave you in a stressful state of 'analysis and paralysis', unable to move forward.

We may sometimes think life would be easier if our emotions were more predictable, more peaceful, or simply less pervasive, but they are one of our most important resources and are ultimately here to serve us.


Human Brain memory capacity in Gigabytes (GB)

/>When it comes to measuring memory capacity of human brain, we tend to think in terms of digital memory. The most popular term to measure memory is GB (Gigabyte), which is comparatively very less when it comes to measuring memory capacity of brain. A number of researches have tried to measure this capacity and have given various estimates which differ a lot from each other. Usually researches say that our brain can store petabytes of data.

There are different estimates about size of human brain when in comes to counting neurons. Some researchers say that only 10% of or brain are neurons, rest are the cells protecting them or the connections between neurons. One neuron can make around 1000 connections (known as synapses) with other neurons, which generates a complex net of neurons and synapses. Each of these connections can also store a memory.

According to scientificamerican.com our brain can store upto 2.5 petabyte (i.e around 2621440 GB). This might seem lesser to some people but this much storage can store up to 300 years of continuous video.

Some Neuroscientists believe that this estimate might be too low or too high, because while doing this simple math we assume that each synapse can hold 1 byte of information. This assumption of 1 byte equals 1 synapse might not be correct. Apart from that all synapses are not used for storage purpose, as some are also used for processing that memory.

One more interesting fact is that, no matter how much the age is, a human never feels out of space to save newer memories. Some researchers feel that it is because our storage capacity is more than required, while some feel that it is because our brain keep erasing those memories which are not of much importance.


Left and right brain hemispheres found to store memories differently in ants

A pair of researchers at the University of Sussex in the U.K. has found that like many other creatures, ants store memories differently in their two brain hemispheres. Dans leur article publié dans la revue Actes de la Royal Society B, Ana Sofia David Fernandes and Jeremy Niven describe Pavlovian-type experiments they conducted with ants and what they learned from them.

Prior research has shown that the human brain stores different kinds of memories in its two hemispheres—the left hemisphere retains verbal information, for example, while the right hemisphere tends store visual memories. Other research has shown that the brains of other animals also store memories differently in their hemispheres. Researchers in the field have called such differences lateralization. In this new effort, the researchers wondered if the same might be true for wood ants.

To learn more about how ant brains store memories, the researchers carried out an experiment that involved allowing ant specimens to touch and eat a droplet of sugar as they were shown a cue. Ants use their antennae to touch or smell an object to figure out if it is food. Thus, to train an ant to expect a treat, the researchers allowed them to touch a sugar droplet with their left antenna, their right antenna, both of them, or neither of them—all while being shown a blue object. The goal was to get the ants to respond to the sight of the blue object the way dogs did in Pavlov's experiments. Once the ants were trained, the researchers time-tested them on how they responded to seeing the object—at 10 minutes, an hour and then a day later.

The researchers found that when an ant was trained using just its right antenna, it demonstrated a strong response at 10 minutes, a weaker response after that, and no response for longer times. In sharp contrast, those ants that were trained using the left antenna showed no response at 10 minutes, or even after an hour. But the next day they had a strong response. The researchers suggest this is solid evidence for short-term memory being stored in the right hemisphere and long-term memory in the left hemisphere.



Commentaires:

  1. Nell

    Pour combler un vide ?

  2. Zulkikree

    qualité FU

  3. Noe

    J'ai aussi remarqué cela parfois, mais en quelque sorte je n'y ai pas attaché d'importance auparavant.

  4. Corban

    Je félicite, que de mots nécessaires..., une magnifique idée

  5. Dogul

    Certainement. Il en va de même. Nous pouvons communiquer sur ce thème.



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