La partie oubliée de la mémoire

Les souvenirs font de nous ce que nous sommes. Ils façonnent notre compréhension du monde et nous aident à prévoir ce qui va se passer. Depuis plus d’un siècle, les chercheurs s’efforcent de comprendre comment se forment les souvenirs, puis de les fixer dans les jours, les semaines et même les années qui suivent. Mais ces scientifiques auraient pu ne regarder que la moitié de la situation. Pour comprendre comment nous nous souvenons, nous devons également comprendre comment et pourquoi nous oublions.

Jusqu'à il y a environ dix ans, la plupart des chercheurs pensaient que l'oubli était un processus passif dans lequel les souvenirs, non utilisés, se décomposaient avec le temps, comme une photographie laissée au soleil. Mais ensuite, une poignée de chercheurs qui étudiaient la mémoire ont commencé à se heurter à des découvertes qui semblaient contredire cette hypothèse vieille de plusieurs décennies. Ils ont commencé à mettre en avant l'idée radicale que le cerveau est construit pour oublier.

Un corpus croissant d’œuvres, cultivées au cours de la dernière décennie, suggère que la perte de mémoire n’est pas un processus passif. L'oubli semble plutôt être un mécanisme actif qui est constamment à l'œuvre dans le cerveau. Chez certains animaux, voire tous, l’état standard du cerveau n’est pas de se souvenir, mais d’oublier. Et une meilleure compréhension de cet état pourrait conduire à des avancées dans le traitement de maladies telles que l’anxiété, le trouble de stress post-traumatique (TSPT) et même la maladie d’Alzheimer.

«Qu'est-ce que la mémoire sans oublier?», Demande Oliver Hardt, psychologue cognitif en neurobiologie de la mémoire à l'Université McGill de Montréal, au Canada. «C’est impossible», dit-il. "Pour que la mémoire fonctionne correctement, il faut oublier."

Biologie de l'oubli

Différents types de mémoire sont créés et stockés de différentes manières et dans différentes zones du cerveau. Les chercheurs sont toujours en train de cerner les détails, mais ils savent que les souvenirs autobiographiques – ceux d'événements vécus personnellement – commencent à prendre forme dans une partie du cerveau appelée l'hippocampe, dans les heures et les jours qui suivent l'événement. Les neurones communiquent les uns avec les autres par le biais de synapses, jonctions entre ces cellules qui comportent un minuscule espace à travers lequel des messagers chimiques peuvent être envoyés. Chaque neurone peut être connecté à des milliers d'autres de cette manière. Grâce à un processus connu sous le nom de plasticité synaptique, les neurones produisent constamment de nouvelles protéines pour remodeler des parties de la synapse, telles que les récepteurs de ces substances chimiques, ce qui leur permet de renforcer de manière sélective leurs connexions les unes aux autres. Cela crée un réseau de cellules qui, ensemble, encodent une mémoire. Plus une mémoire est rappelée souvent, plus son réseau de neurones devient puissant. Au fil du temps, et grâce à des rappels cohérents, la mémoire devient codée à la fois dans l'hippocampe et dans le cortex. Finalement, il existe indépendamment dans le cortex, où il est rangé pour un stockage à long terme.

Les neuroscientifiques se réfèrent souvent à cette représentation physique d'une mémoire comme un engramme. Ils pensent que chaque engramme possède un certain nombre de connexions synaptiques, parfois même dans plusieurs régions du cerveau, et que chaque neurone et synapse peut être impliqué dans plusieurs engrammes.

On ignore encore beaucoup de choses sur la manière dont les mémoires sont créées et consultées, et la résolution de tels mystères a pris beaucoup de temps aux chercheurs en mémoire. La façon dont le cerveau oublie, en comparaison, a été largement négligée. Selon Michael Anderson, étudiant en neuroscience cognitive à l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, c’est un oubli remarquable. «Toute espèce qui a une mémoire oublie. Arrêt complet, sans exception. La simplicité de l’organisme importe peu: s’ils peuvent acquérir des leçons d’expérience, elles peuvent être perdues », explique-t-il. "À la lumière de cela, je trouve absolument étonnant que la neurobiologie ait traité l’oubli après coup."

Ron Davis n’avait pas la moindre idée de l’oubli actif des mouches des fruits (Drosophila melanogaster) en 2012. Davis, neuroscientifique au Scripps Research Institute de Jupiter, en Floride, étudiait les complexités de la formation de mémoire dans les corps de champignons des mouches (réseaux denses de neurones dans des cerveaux d'insectes stockant des mémoires olfactives et sensorielles). Il était particulièrement intéressé à comprendre l'influence des neurones producteurs de dopamine qui se connectent à ces structures. La dopamine, un neurotransmetteur, est impliquée dans la modération d'une foule de comportements dans le cerveau de la mouche, et Davis a suggéré que ce messager chimique puisse également jouer un rôle dans la mémoire.

Curieusement, Davis a constaté que la dopamine est essentielle pour oublier. Lui et ses collègues ont conditionné les mouches transgéniques à associer les décharges électriques à certaines odeurs, entraînant ainsi les insectes à les éviter. Ils ont ensuite activé les neurones dopaminergiques et ont observé que les mouches avaient rapidement oublié l'association. Pourtant, bloquer les mêmes neurones préservait la mémoire. "Ils réglaient la façon dont les souvenirs pouvaient être exprimés", explique Davis, en fournissant essentiellement un signal "oublier".

Des recherches plus poussées, faisant appel à une technique permettant aux chercheurs de surveiller l’activité des neurones dans les mouches vivantes, ont montré que ces neurones dopaminergiques sont actifs pendant de longues périodes, du moins chez les mouches. «Le cerveau essaie toujours d’oublier les informations qu’il a déjà apprises», déclare Davis.

Des mouches aux rongeurs

Quelques années plus tard, Hardt trouva quelque chose de similaire chez le rat. Il enquêtait sur ce qui se passe au niveau des synapses des neurones impliqués dans le stockage de la mémoire à long terme. Les chercheurs savent que les souvenirs sont encodés dans le cerveau des mammifères lorsque la connexion entre les neurones augmente. Cette force de connexion est déterminée par la quantité d’un type particulier de récepteur trouvé au niveau de la synapse. Connu sous le nom de récepteurs AMPA, la présence de ces structures doit être maintenue pour qu'une mémoire reste intacte. «Le problème, explique Hardt, est qu'aucun de ces récepteurs n'est stable. Ils sont constamment entrés et sortis de la synapse et se retournent en heures ou en jours ».

Le laboratoire de Hardt a montré qu’un mécanisme dédié favorise l’expression des récepteurs AMPA au niveau des synapses. Pourtant, certains souvenirs sont encore oubliés. Hardt a proposé que les récepteurs AMPA puissent également être supprimés, ce qui suggère que l'oubli est un processus actif. Si cela était vrai, empêcher l’élimination des récepteurs AMPA devrait empêcher l’oubli. Lorsque Hardt et ses collègues ont bloqué le mécanisme responsable de l'élimination des récepteurs AMPA dans l'hippocampe de rats, comme prévu, ils ont constaté que les rats ne pouvaient pas oublier l'emplacement des objets.. Pour oublier certaines choses, il semblait que le cerveau du rat devait détruire de manière proactive les connexions au niveau de la synapse. Hardt affirme que l’oubli «n’est pas une défaillance de la mémoire, mais une fonction de celle-ci».

Paul Frankland, neuroscientifique à l'Hospital for Sick Children de Toronto, au Canada, avait également trouvé des preuves que le cerveau était câblé pour oublier. Frankland étudiait la production de nouveaux neurones, ou neurogenèse, chez la souris adulte. On savait depuis longtemps que ce processus se produisait dans le cerveau de jeunes animaux, mais il n’avait été découvert dans l’hippocampe que d’animaux matures environ 20 ans plus tôt. Comme l’hippocampe est impliqué dans la formation de la mémoire, Frankland et son équipe se demandaient si l’augmentation de la neurogenèse chez les souris adultes pouvait aider les rongeurs à se souvenir.

Dans un article publié en 2014, les chercheurs ont découvert exactement le contraire: au lieu d'améliorer la mémoire des animaux, l'intensification de la neurogenèse a fait oublier aux souris. Aussi contradictoire que cela paraisse initialement à Frankland, étant donné l’hypothèse selon laquelle de nouveaux neurones signifierait plus de capacité (et potentiellement meilleure) de mémoire, il dit que cela a maintenant un sens. «Lorsque les neurones s’intègrent dans l’hippocampe adulte, ils s’intègrent dans un circuit existant. Si vous avez des informations stockées dans ce circuit et que vous commencez à les recâbler, cela rendra ces informations plus difficiles d'accès », explique-t-il.

Comme l'hippocampe n'est pas le lieu où les souvenirs à long terme sont stockés dans le cerveau, sa nature dynamique n'est pas un défaut, mais une caractéristique, explique Frankland – un élément qui a évolué pour faciliter l'apprentissage. L'environnement change constamment et, pour survivre, les animaux doivent s'adapter à de nouvelles situations. Permettre aux nouvelles informations de remplacer l'ancien les aide à atteindre cet objectif.

Nature humaine

Les chercheurs pensent que le cerveau humain pourrait fonctionner de manière similaire. «Notre capacité à généraliser de nouvelles expériences est, du moins en partie, due au fait que nos cerveaux se lancent dans un oubli contrôlé», a déclaré Blake Richards, qui étudie les circuits neuronaux et l'apprentissage automatique à l'Université de Toronto à Scarborough. Richards suggère que la capacité du cerveau à oublier pourrait empêcher un effet appelé surajustement: dans le domaine de l'intelligence artificielle, on entend par là où un modèle mathématique est si performant pour faire correspondre les données avec lesquelles il a été programmé qu'il est incapable de prédire lequel. les données pourraient venir ensuite.

De la même manière, si une personne devait se souvenir de tous les détails d'un événement tel qu'une attaque de chien, il ne s'agit pas seulement du mouvement soudain qui a effrayé le chien dans le parc, le faisant grincer et le mordre, mais également de la disquette du chien. les oreilles, la couleur du t-shirt de son propriétaire et l'angle du soleil – il serait peut-être plus difficile pour eux de généraliser leurs expériences pour éviter de se faire mordre à nouveau. «Si vous effacez quelques détails tout en conservant l'essentiel, cela vous aidera à les utiliser dans des situations inédites», déclare Richards. "Il est tout à fait possible que notre cerveau se livre à un oubli contrôlé afin de nous empêcher de trop nous adapter à nos expériences."

Les études portant sur des personnes ayant une mémoire autobiographique exceptionnelle ou avec une mémoire altérée semblent le confirmer. Les personnes atteintes d'une maladie appelée mémoire autobiographique de qualité supérieure (HSAM) se souviennent de leur vie avec des détails si incroyables qu'elles peuvent décrire la tenue qu'elles portaient chaque jour. Mais malgré leur capacité exceptionnelle à se rappeler de telles informations, ces personnes ont tendance à ne pas être particulièrement accomplies et semblent avoir une tendance accrue à l'obsession, «ce qui est exactement ce que vous auriez prédit à quelqu'un qui ne peut pas se sortir de circonstances spécifiques», déclare Brian Levine, neuroscientifique cognitif au Rotman Research Institute de Baycrest Health Sciences à Toronto.

Ceux qui ont une mémoire autobiographique gravement déficiente (SDAM) ne sont cependant pas en mesure de se rappeler de manière vivante des événements spécifiques de leur vie. En conséquence, ils ont également du mal à imaginer ce qui pourrait se passer dans le futur. Pourtant, selon l'expérience de Levine, les personnes atteintes de SDAM ont tendance à bien se débrouiller dans des emplois qui nécessitent une pensée abstraite – probablement parce qu'elles ne sont pas alourdies par les détails. «Nous pensons que les personnes SDAM, à travers toute une vie de non-mémoire épisodique, ont la capacité de réduire les épisodes», déclare Levine. "Ils sont bons pour résoudre les problèmes."

La recherche sur l'oubli chez des personnes sans HSAM ou sans SDAM commence également à montrer à quel point le processus est important pour un cerveau en bonne santé. L’équipe d’Anderson s’intéresse de près à la nature de l’oubli actif chez l’être humain, en combinant imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et spectroscopie par résonance magnétique pour examiner les niveaux du neurotransmetteur inhibiteur GABA (acide γ-aminobutyrique) dans l’hippocampe. En scannant les participants qui tentaient d’écraser certaines pensées, les chercheurs ont découvert que plus le taux de GABA était élevé, plus une région du cerveau appelée cortex préfrontal supprimait leur hippocampe et mieux ils oubliaient. «Nous avons pu associer un oubli réussi à un neurotransmetteur particulier dans le cerveau», déclare Anderson.

En essayant d'oublier

En comprenant mieux comment oublier, à la fois en biologie et en psychologie cognitive, Anderson et d’autres chercheurs pourraient se rapprocher de l’amélioration des traitements de l’anxiété, du SSPT et même de la maladie d’Alzheimer.

Les travaux d’Anderson visant à mesurer les taux de GABA dans le cerveau pourraient indiquer un mécanisme sous-tendant l’efficacité des benzodiazépines – des médicaments contre l’anxiété tels que le diazépam, prescrits depuis les années 1960. Les chercheurs savent depuis longtemps que ces médicaments agissent en améliorant la fonction des récepteurs GABA, contribuant ainsi à atténuer l’anxiété, mais ils ne comprennent pas pourquoi. Les résultats d'Anderson offrent une explication: si le cortex préfrontal commande à l'hippocampe d'inhiber une pensée, l'hippocampe ne peut pas répondre à moins d'avoir suffisamment de GABA. «Le cortex préfrontal est le général, il envoie des commandes d'en haut pour supprimer l'activité dans l'hippocampe», explique Anderson. "S'il n'y a pas de troupes sur le terrain, ces ordres tombent dans l'oreille d'un sourd."

Le rôle crucial du GABA dans la suppression des pensées indésirables a également des implications sur les phobies, la schizophrénie et la dépression. Divers symptômes de ces affections – y compris des flashbacks, des pensées obsessionnelles, une rumination dépressive et une difficulté à contrôler ses pensées – ont été associés à un hippocampe hyperactif. "Nous pensons que nous avons un cadre mécaniste clé qui relie tous ces différents symptômes et troubles", a déclaré Anderson.

Les recherches de son groupe pourraient également avoir des conséquences sur le traitement du TSPT, une condition perçue comme un problème de mémorisation d’un épisode traumatique, mais qui, à la base, est en réalité une question d’oubli. Une meilleure compréhension de la manière d'aider les personnes à rendre les souvenirs traumatiques moins intrusifs pourrait aider les chercheurs à traiter certains des cas les plus difficiles à résoudre. Lorsque Anderson et ses collègues ont examiné ce qui se passe lorsque des volontaires suppriment les souvenirs non souhaités – un processus qu'il qualifie d'oubli motivé -, ils ont constaté que les personnes ayant rapporté des expériences plus traumatisantes étaient particulièrement efficaces pour réprimer des souvenirs spécifiques.. Comprendre la psychologie cognitive qui sous-tend cette capacité, ainsi que la résilience mentale nécessaire à son développement, pourrait aider à améliorer le traitement du TSPT.

Hardt pense que la maladie d’Alzheimer pourrait aussi être mieux comprise comme un dysfonctionnement de l’oubli plutôt que du souvenir. Si l'oubli est vraiment une partie innée bien régulée du processus de mémoire, il est logique que la dérégulation de ce processus puisse avoir des effets négatifs. "Que se passe-t-il si ce qui se passe réellement est un processus d’oubli trop actif qui fait foirer et efface plus que nécessaire?", Demande-t-il.

Cette question n'a pas encore de réponse. Mais de plus en plus de chercheurs en mémoire se focalisent sur la manière dont le cerveau oublie et se souvient. «On comprend de plus en plus que l’oubli est un ensemble de processus à part entière, qu’il convient de distinguer de l’encodage, de la consolidation et de la récupération», explique Anderson.

Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont commencé à considérer l’oubli comme un élément important de l’ensemble. «Pourquoi avons-nous de la mémoire? En tant qu’êtres humains, nous entretenons ce fantasme selon lequel il est important d’avoir des détails autobiographiques », déclare Hardt. «Et c’est probablement tout à fait faux. La mémoire, avant tout, est là pour servir un objectif adaptatif. Cela nous donne des connaissances sur le monde, puis les met à jour. »L'oubli nous permet, en tant qu'individus et en tant qu'espèce, de progresser.

«L’évolution a atteint un équilibre harmonieux entre les vertus de la mémoire et les vertus de l’oubli», a déclaré Anderson. "Il est dédié à la fois à la permanence et à la résilience, mais également à se débarrasser de tout ce qui peut gêner."