30 – La mémoire humaine et ses cinq systèmes

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Au fil des découvertes les neurosciences nous permettent de mieux connaître la façon dont notre cerveau fonctionne. Il reste cependant bien des zones d’ombre que les scientifiques explorent. Petit détour par la mémoire et son fonctionnement.

cerveauLe cerveau humain est constitué d’environ 100 milliards de neurones capables d’établir chacun jusqu’à 10.000 connexions avec leurs voisins. Le cerveau compte également des cellules gliales, en nombre au moins aussi important que les neurones. Leur rôle précis est encore mal connu mais on a découvert récemment que ces cellules établissent elles aussi des connexions, à la fois entre elles et avec les neurones. Nous savons que les cellules gliales fabriquent la myéline, une « matière grasse » qui permet d’augmenter la vitesse de propagation de l’influx nerveux le long des fibres nerveuses, à des vitesses allant de 10 à 75 mètres par seconde.

Le cerveau est donc un système complexe avec 2 réseaux complets qui travaillent en paralèlle et en interaction.

À proprement parlé il n’existe pas dans notre cerveau un centre de la mémoire. Les différents systèmes de mémoires s’appuient sur des réseaux neuronaux distincts mais néanmoins interconnectés et fonctionnant en étroite collaboration.

Cet article s’inspire maintenant d’un dossier écrit par le Professeur Francis Eustache, Directeur de l’unité Inserm-EPHE-UCBN U1077 « Neuropsychologie et neuroanatomie fonctionnelle de la mémoire humaine » Vous pouvez le consulter ici.

Il existe cinq systèmes de mémoire.

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Le cerveau et la mémoire

Face latérale (à gauche) et face interne (à droite) de l’hémisphère cérébral droit.
© Inserm F. Koulikoff

1 / La mémoire de travail. Celle que nous utilisons en permanence. Elle permet de retenir des informations pendant un court laps de temps, de quelques dixièmes de secondes à quelques dizaines de secondes.
Nous pouvons tous mémoriser de 5 à 9 unités d’information simultanément à court terme dans notre mémoire de travail.
C’est dans la mémoire de travail que nous stockons pour quelques secondes nos coups d’essai. Si un coup d’essai nous donne satisfaction nous avons quelques secondes pour profiter de sa mise en mémoire de travail : 15 secondes plus tard il sera effacé.
Corollaire : avant de jouer une balle provisoire il est prudent de laisser passer une bonne quinzaine de secondes avant de recommencer sa routine sous peine de reproduire la même erreur.

2 / La mémoire sémantique. C’est la mémoire du savoir et de la connaissance. Elle nous permet d’acquérir des connaissances sur nous et le monde qui nous entoure. Nous pouvons y faire appel à la demande.
La mémoire sémantique utilise des réseaux neuronaux disséminés dans des régions très étendues ainsi que dans les lobes temporaux, notamment dans leurs parties les plus antérieures.

3 / La mémoire épisodique. C’est une mémoire explicite qui permet de se souvenir des moments passés et de prévoir le lendemain. Les détails de ces souvenirs épisodiques s’estompent avec le temps. A terme les souvenirs épisodiques se transforment en connaissances générales.
La mémoire épisodique fait appel à des réseaux neuronaux dans l’hippocampe et plus largement dans la face interne des lobes temporaux.

4 / La mémoire procédurale. C’est la mémoire des automatismes : marcher, faire du vélo, conduire et tous les gestes sportifs dont ceux du golf. La mémoire procédurale est implicite, elle fonctionne de manière inconsciente. Les circuits neuronaux mis en œuvre sont automatisés.
La mémoire procédurale fait appel à des réseaux neuronaux sous-corticaux et dans le cervelet.

5 / La mémoire perceptive. Elle fonctionne à notre insu et va mémoriser des éléments recueillis par nos sens : odeurs, bruits…
Elle nous permet de rentrer chez nous sans avoir à réfléchir. Nous y stockons, les voix, les visages, les lieux…
La mémoire perceptive fait appel à des réseaux neuronaux dans différentes régions corticales, à proximité des aires sensorielles.

Encodage et stockage des souvenirs

Ces processus sont difficiles à observer. L’hippocampe semble jouer un rôle central dans le stockage temporaire et plus durable des informations explicites, en lien avec différentes structures corticales.
« La mémorisation résulte d’une modification des connexions entre les neurones d’un système de mémoire : on parle de « plasticité synaptique » (les synapses étant les points de contacts entre les neurones). Lorsqu’une information parvient à un neurone, des protéines sont produites et acheminées vers les synapses afin de les renforcer ou d’en créer de nouvelles. Cela produit un réseau spécifique de neurones associé au souvenir qui se grave dans le cortex. Chaque souvenir correspond donc à une configuration unique d’activité spatio-temporelle de neurones interconnectés. Les représentations finissent par être réparties au sein de vastes réseaux de neurones d’une extrême complexité. » (sic. dossier de référence).
Des observations multiples montrent que la mémorisation serait meilleure pour les faits associés à des émotions fortes ou à des perceptions sensorielles particulières. Les odeurs associées à un souvenir par exemple semblent permettre une forte mémorisation.
Pour nous golfeurs l’arme est à double tranchant. Les mauvais coups qui provoquent un fort sentiment de frustration auraient tendances à bien se mémoriser. D’où la nécessité de mettre en œuvre des techniques d’oubli.
L’activation régulière et répétée de ces réseaux permettrait dans un second temps de renforcer ou de réduire ces connexions, avec pour conséquence de consolider le souvenir ou au contraire de l’oublier. Des travaux suggèrent le rôle d’une molécule appelée « PKM zêta » dans le maintien de la mémoire à long terme.

Des expériences de rappel d’informations montrent que le fait de dormir améliore la mémorisation, et ce d’autant plus que la durée du sommeil est longue (plus de 6h).
Plusieurs hypothèses pourraient expliquer ce phénomène. Pendant le sommeil, l’hippocampe est au repos ce qui éviterait des interférences avec d’autres informations au moment de l’encodage du souvenir. Il se pourrait aussi que le sommeil exerce un tri, débarrassant les souvenirs de leur composante émotionnelle pour ne retenir que l’informationnelle, facilitant ainsi l’encodage.

Pour la première fois, des chercheurs du Centre interdisciplinaire de recherche en biologie ont établi la preuve directe que la mémorisation à long terme des souvenirs implique un échange pendant le sommeil entre deux structures du cerveau, l'hippocampe et le cortex.
En augmentant cet échange (sur des rats), ils ont réussi à provoquer la mémorisation de souvenirs qui sinon auraient été oubliés. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Neuroscience le 16 mai 2016.
Voir le communiqué du Centre national de la recherche scientifique si ce sujet vous intéresse.