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Dans une nouvelle étude sur des rongeurs, des scientifiques de l’école de médecine Icahn du mont Sinaï ont découvert qu’une partie du cerveau traditionnellement censée contrôler la frappe de l’ancienne séquence peut également jouer un rôle essentiel dans l’apprentissage de la nouvelle.

Apprendre quelque chose de nouveau

L’apprentissage par l’action se produit lorsque le fait de faire quelque chose, comme déplacer un objet, produit un bénéfice, comme trouver de la nourriture ou esquiver un ennemi. Dans cette étude, les chercheurs ont examiné le rôle que joue le striatum dans ce type d’apprentissage. Situé au plus profond du cerveau, le striatum est connu pour son rôle dans le contrôle des mouvements et des actions.

« Bien que les scientifiques aient émis l’hypothèse que le striatum soit impliqué dans l’apprentissage par l’action, peu d’entre eux ont réellement testé cette idée », a déclaré le Dr Jonkman. « Nous avons voulu examiner en profondeur les circuits striataux qui pourraient être impliqués dans l’apprentissage de l’action. » Pour ce faire, les chercheurs ont testé la capacité des rongeurs affamés à trouver de la nourriture. Le premier jour de ces expériences, les rongeurs ont été placés dans une cage spéciale et entraînés à gagner de la nourriture en appuyant sur un levier distributeur.

Un test avec des rongeurs

Chaque fois qu’un rongeur expérimental appuyait sur le levier, il recevait une boulette de nourriture, alors que les rongeurs témoins n’en recevaient aucune. Deux jours plus tard, les chercheurs ont testé l’apprentissage en replaçant les rongeurs dans la cage spéciale. Une fois dans cette cage, les rongeurs expérimentaux appuyaient vigoureusement sur le levier, même si celui-ci ne distribuait plus de nourriture, ce qui indiquait qu’ils avaient réussi à apprendre une nouvelle action, alors que les rongeurs témoins cherchaient partout et n’appuyaient que quelques fois sur le levier.

À différents moments de ces expériences, les chercheurs ont examiné l’activité neuronale dans le cerveau des rongeurs. Ils ont constaté qu’immédiatement après une séance d’entraînement, les neurones de certaines zones du striatum étaient plus actifs chez les rongeurs expérimentaux que chez ceux du groupe témoin.

Il s’agit d’une période pendant laquelle la mémoire de l’action nouvellement apprise est stockée, ou encodée, dans le cerveau pour une utilisation ultérieure. Ce phénomène a été observé plus particulièrement dans le striatum dorsolatéral, le striatum dorsomédial postérieur et le noyau accumbens, ce qui suggère que ces zones jouent un rôle dans l’apprentissage.

Utiliser le médicament anisomycine pour tester la mémoire

Pour approfondir leurs recherches, les chercheurs ont injecté dans chaque zone le médicament anisomycine, qui empêche les cellules de fabriquer les protéines nécessaires au stockage de la mémoire à long terme. Ce médicament a été injecté soit immédiatement après une séance d’entraînement, soit six heures plus tard, un moment où les nouvelles protéines nécessaires au stockage de la mémoire auraient déjà dû être produites.

De manière inattendue, les chercheurs ont constaté que ce médicament ne perturbait la capacité des animaux à se souvenir de la nouvelle action que lorsqu’il était injecté dans le striatum dorsolatéral immédiatement après la séance d’entraînement. Les injections dans les autres zones n’avaient aucun effet sur l’apprentissage.

« Nous avons été surpris par ces résultats. Traditionnellement, on pense que l’apprentissage d’une action est codé par le striatum dorsomédial postérieur, tandis que le striatum dorsolatéral ne s’occupe que des habitudes. Mais ce n’est pas ce que nous avons observé », a déclaré le Dr Smith. « Nos résultats suggèrent plutôt qu’en plus de réguler les habitudes, le striatum dorsolatéral consolide également l’apprentissage de l’action immédiatement après l’apprentissage de la nouvelle action.

Il existe un équilibre délicat 

« Nos résultats suggèrent qu’il existe un équilibre délicat entre l’apprentissage de nouvelles actions et l’expression d’anciennes habitudes, qui est contrôlé par l’activité yin-yang de deux populations différentes des neurones dans le striatum dorsolatéral », a déclaré le Dr Paul J. Kenny. « À l’avenir, nous prévoyons d’étudier comment la perturbation de cet équilibre contribue aux actions inadaptées dans les troubles du cerveau. »

Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.

Source : Icahn School of Medicine at Mount Sinai
Crédit photo : iStock

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