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L'apprentissage et les changements neuronaux qui l'accompagnent

L'apprentissage et les changements neuronaux qui l'accompagnent

Apprentissage et plasticité neuronale

Le contenu

  • 1 Apprentissage et plasticité neuronale
  • 2 Anatomie de l'hippocampe et du PLT
  • 3 Changements morphologiques des synapses neuronales
  • 4 PLT et relation mémoire

Apprentissage et plasticité neuronale

L'apprentissage et la mémoire représentent des changements dans les neurones qui facilitent le stockage de nouvelles informations; cela implique que les neurones sont en plastique, flexibles.

La mémoire Il semble être le résultat de changements dans la force des synapses entre les neurones des réseaux de neurones qui traitent et stockent les informations.

Depuis la fin des années 60, les chercheurs ont recherché les mécanismes à l'origine de ce type de plasticité dans l'apprentissage et la mémoire. Comme la La formation d'hippocampes a été très importante pour la mémoireIl a été émis l'hypothèse que leurs neurones doivent être en plastique, c'est-à-dire qu'ils sont capables de modifier leurs interactions synaptiques.

En 1973 en Norvège, Tim Bliss et Terje Lomo ont fait une grande découverte sur l'hippocampe:

La stimulation électrique brève et à haute fréquence de certains circuits excitateurs de la formation hippocampique produit un augmentation de la force de les synapses stimulé, qui peut durer à long terme. Cet effet est appelé potentialisation à long terme (PLT).

Cette augmentation de la force des synapses est un changement plastique ce qui évoque dans une augmentation à long terme (heures, jours voire semaines) des potentiels postsynaptiques. Ces changements physiologiques durables pourraient être certains des responsables de l'apprentissage.

Il neurotransmetteur impliqué dans le PLT est dans le hippocampe et c'est le glutamate et les récepteurs du PLT sont les NMDA (un type de récepteur du glutamate présent dans les synapses neuronales, qui participe à la régulation du potentiel excitateur postsynaptique, à la plasticité neuronale, à l'apprentissage et à la mémoire).

Anatomie de l'hippocampe et du PLT

L'hippocampe est formé de deux nappes de neurones en forme de C, repliées l'une sur l'autre. Une lame appelée gyrus denté et la corne d'un bélier ou le dieu Amon (Le Cornu Ammonis désigne actuellement une partie de l'hippocampe qui comprend les divisions entre CA1 et CA4). Il comprend des parties ventrale et dorsale, partageant toutes deux une composition similaire, mais faisant partie de différents circuits neuronaux.

L'entrée principale dans l'hippocampe provient du cortex adjacent à l'hippocampe, qui envoie un faisceau d'axones au gyrus denté (ou gyrus denté) appelé chemin de perforation. Les neurones du gyrus denté donnent naissance à des axones (fibres moussues) qui se synchronisent avec la région CA3. Les cellules CA3 envoient des axones à l'extérieur de l'hippocampe (via fornix), ainsi qu'aux neurones CA1, par la voie appelée collatérales de Schaffer.

Le PLT a été démontré dans plusieurs structures neuronales telles que le néocortex, le amygdale, le néostrié, le cervelet et même le moelle épinière. Cependant, il a été étudié plus fréquemment dans les trois synapses de l'hippocampe.

Changements morphologiques des synapses neuronales

Un changement qui accompagne le PLT est une altération de la structure des synapses.

Après le PLT, davantage d'épines dendritiques peuvent germer dans les cellules postsynaptiques, produisant également une augmentation du nombre de boutons présynaptiques.

Outre la modification des protéines existantes, par exemple les phosphorylates, il existe également des données qui indiquent que le maintien à long terme du PLT dépend de la synthèse de nouvelles protéines.

Une cible possible de ces nouvelles protéines pourrait être la production de neurotrophines, des molécules qui sont régulées par l'activité neuronale et qui ont la capacité de promouvoir des changements morphologiques et d'augmenter la connectivité.

Cela permettrait plus de contacts synaptiques avec les axones. Ensuite, après PLT, un seul axone peut faire plusieurs synapses avec le même neurone postsynaptique, ce qui permettrait une augmentation de la réponse des neurones.

PLT et relation mémoire

Il existe différents parallèles entre les propriétés du PLT et la mémoire.

  • Le PLT est une caractéristique importante de la physiologie de l'hippocampe, structure très liée à la mémoire.
  • PLT se développe très rapidement et peut durer longtemps, comme on pourrait s'y attendre dans un mécanisme de mémoire.
  • Le PLT présente une spécificité: seules les synapses activées lors de la stimulation sont améliorées. Il s'agit d'un phénomène parallèle à nos mémoires, car nous nous souvenons de différents épisodes spécifiques liés à la même personne ou au même objet. Par exemple, rappelez-vous un rendez-vous spécifique que nous avons eu avec une personne et non les autres rendez-vous, ou rappelez-vous où nous avons garé la voiture aujourd'hui mais pas la semaine dernière.
  • PLT est associatif: se produit mieux lorsque plusieurs entrées sont activées pendant la stimulation. Dans l'apprentissage, nous associons souvent des stimuli, des stimuli avec des réponses, etc.

Comme le PLT l'a expliqué, on peut penser que ce n'est qu'un phénomène de laboratoire qui ne se produit que artificiellement. Cela pourrait ne pas refléter ce qui se passe lorsque de vrais souvenirs sont stockés. Il vaut la peine de demander, alors:

Le stockage en mémoire utilise-t-il le PLT?

Bien qu'il y ait encore de la controverse, plusieurs expériences indiquent que la réponse à la question précédente est affirmative:

  • Il a été observé que si les récepteurs NMDA dont nous avons parlé précédemment (avec l'introduction de la substance AP5) sont bloqués, les animaux ne peuvent pas apprendre une tâche d'apprentissage spatial effectuée dans un Labyrinthe de Morris.
  • Avec des études sur les knock-outs, il a été possible de démontrer que les animaux qui n'ont pas de sous-unité du récepteur NMDA dans la région CA1 de l'hippocampe n'ont pas de PLT et sont beaucoup plus lents à apprendre le labyrinthe de Morris.
  • Si le nombre de récepteurs NMDA augmente, l'apprentissage de certaines tâches est facilité.

Labyrinthe de Morris Il se compose d'une piscine ronde avec de l'eau blanchâtre qui contient une plate-forme cachée. Les rats apprennent à nager vers la plate-forme, plus rapidement et plus directement, et s'échappent ainsi de l'eau (les rats sont de bons nageurs, mais ils n'aiment pas beaucoup être dans l'eau). Dans chaque essai, les animaux sont introduits dans la piscine à partir d'un endroit différent et apprennent à se diriger vers la plate-forme, guidés par les stimuli de l'environnement, tels que les stimuli sur les murs de la pièce où se trouve la piscine.

Ce type de mémoire spatiale est considéré comme déclaratif, car il est flexible: l'animal peut atteindre la plate-forme en commençant son voyage à partir d'endroits où il n'avait pas été localisé auparavant.

Labyrinthe d'eau Morris. a) Trajectoire qu'un rongeur peut suivre pour trouver la plate-forme la première fois qu'elle est placée dans le labyrinthe. b) Après plusieurs essais d'entraînement, l'animal nage directement sur la plate-forme. L'apprentissage de cette tâche nécessite l'activation des récepteurs NMDA dans l'hippocampe.

Quel rôle joue PLT dans le stockage de la mémoire?

Le PLT semble nécessaire pour former correctement des représentations internes (cartes cognitives) de l'espace, dans l'hippocampe. Si le PLT interfère d'une manière ou d'une autre avec l'hippocampe, le fonctionnement normal des cellules de l'hippocampe qui participent à la formation de cartes cognitives, appelées cellules de place, est perturbé.

En 1971, John O'Keefe et John Dostrovsky ont découvert que l'hippocampe peut former une représentation interne, comme une sorte de carte, de l'environnement spatial. Il y a donc des neurones dans l'hippocampe qui sont activés lorsque l'animal est dans un endroit précis dans l'espace, d'autres qui sont activés quand il est ailleurs, etc. Sont appelés placer des cellules. Ainsi, l'activité des cellules de l'hippocampe semble indiquer à tout moment la localisation de l'animal dans l'espace. C'est comme s'il construisait une carte spatiale de son environnement. Lorsqu'elle pénètre dans un nouvel environnement, de nouvelles cellules de lieu "se forment" en quelques minutes. La carte à laquelle ces cellules contribuent peut rester stable pendant des semaines.

Les animaux qui manquent de récepteurs NMDA dans l'hippocampe (knock-out) peuvent former les cellules de place, mais pas l'ajustement fin de leurs propriétés ou la stabilité des cellules pendant un certain temps.

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