Résumé: Une nouvelle étude confirme le vieil adage « la pratique rend parfait ». Les chercheurs ont utilisé une technologie de pointe pour observer 73 000 neurones chez des souris alors qu’elles apprenaient une tâche. Ils ont découvert que la pratique répétitive solidifie les voies neuronales, transformant les représentations de la mémoire instables en représentations stables, conduisant à une amélioration des performances et de la maîtrise.
Faits marquants:
- La pratique répétitive renforce et stabilise les voies neuronales du cerveau.
- Cette « cristallisation » des circuits de mémoire améliore la précision et l’automaticité des compétences acquises.
- L’étude a utilisé une microscopie innovante à billes lumineuses pour visualiser l’activité neuronale en temps réel.pen_spark
Source: Université Rockefeller
« La pratique rend parfait » n’est pas un simple cliché, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université Rockefeller et de l’UCLA. Au lieu de cela, c’est la recette pour maîtriser une tâche, car répéter une activité encore et encore solidifie les voies neuronales de votre cerveau.
Comme ils le décrivent dans Natureles scientifiques ont utilisé une technologie de pointe développée par Alipasha Vaziri de Rockefeller pour observer simultanément 73 000 neurones corticaux chez des souris pendant que les animaux apprenaient et répétaient une tâche donnée pendant deux semaines.
Ils ont découvert que les circuits de la mémoire de travail se transformaient à mesure que les souris maîtrisaient les séquences appropriées. Au départ, les circuits étaient instables, mais à mesure que les souris pratiquaient la tâche à plusieurs reprises, les circuits ont commencé à se stabiliser et à se solidifier. Crédit : Actualités des neurosciences
L’étude a révélé que les représentations de la mémoire passent d’instables à solides dans les circuits de la mémoire de travail, ce qui donne un aperçu des raisons pour lesquelles la performance devient plus précise et automatique après une pratique répétitive.
“Dans ce travail, nous montrons comment la mémoire de travail – la capacité du cerveau à retenir et traiter des informations – s’améliore grâce à la pratique”, explique Vaziri, directeur du laboratoire de neurologie et de biophysique de Rockefeller.
« Nous espérons que ces connaissances feront non seulement progresser notre compréhension de l’apprentissage et de la mémoire, mais qu’elles auront également des implications dans la lutte contre les troubles liés à la mémoire. »
Imaginer des défis
La mémoire de travail est essentielle à diverses fonctions cognitives, et pourtant les mécanismes sous-jacents à la formation, à la rétention et au rappel de la mémoire, qui nous permettent d’effectuer une tâche que nous avons déjà effectuée sans avoir à la réapprendre, restent flous sur de longues périodes.
Pour la présente étude, les chercheurs voulaient observer la stabilité des représentations de la mémoire de travail au fil du temps et quel rôle ces représentations jouaient dans la capacité à effectuer habilement la tâche au bon moment.
Pour ce faire, ils ont cherché à enregistrer les populations neuronales de manière répétée chez la souris sur une période relativement longue, pendant que les animaux apprenaient et devenaient experts dans une tâche donnée.
Mais ils ont été confrontés à un défi de taille : les limitations techniques ont entravé la capacité d’imager l’activité d’une grande population de neurones dans le cerveau en temps réel, sur de longues périodes et à n’importe quelle profondeur de tissu dans le cortex.
Les chercheurs de l’UCLA se sont tournés vers Vaziri, qui a développé des techniques d’imagerie cérébrale qui comptent parmi les seuls outils capables de capturer la majorité du cortex de souris en temps réel, à haute résolution et vitesse.
Vaziri a suggéré d’utiliser la microscopie à billes lumineuses (LBM), une technologie d’imagerie volumétrique à grande vitesse qu’il a développée et qui permet un enregistrement à résolution cellulaire in vivo de l’activité de populations neuronales allant jusqu’à 1 million de neurones, soit une multiplication par 100 du nombre de neurones. qui peuvent être enregistrés simultanément.
Transformations neuronales
Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé le LBM pour imager simultanément l’activité cellulaire de 73 000 neurones chez des souris à différentes profondeurs du cortex et ont suivi l’activité des mêmes neurones pendant deux semaines pendant que les animaux identifiaient, rappelaient et répétaient une séquence d’odeurs. .
Ils ont découvert que les circuits de la mémoire de travail se transformaient à mesure que les souris maîtrisaient les séquences appropriées. Au départ, les circuits étaient instables, mais à mesure que les souris pratiquaient la tâche à plusieurs reprises, les circuits ont commencé à se stabiliser et à se solidifier.
« C’est ce que nous appelons la « cristallisation » », explique Vaziri. “Les résultats illustrent essentiellement que l’entraînement répétitif améliore non seulement la maîtrise des compétences, mais conduit également à de profonds changements dans les circuits de mémoire du cerveau, rendant les performances plus précises et plus automatiques.”
“Si l’on imagine que chaque neurone du cerveau émet une note différente, la mélodie que le cerveau génère lorsqu’il accomplit la tâche changeait de jour en jour, mais devenait ensuite de plus en plus raffinée et similaire à mesure que les animaux continuaient à pratiquer la mélodie. tâche », ajoute l’auteur correspondant et neurologue Peyman Golshani de l’UCLA Health.
Surtout, certains aspects de ces découvertes ont été uniquement rendus possibles par les capacités d’imagerie des tissus profonds et à grande échelle du LBM. Initialement, les chercheurs ont utilisé l’imagerie standard à deux photons de populations neuronales plus petites dans les couches corticales supérieures, mais ils n’ont pas réussi à trouver de preuves de stabilisation de la mémoire.
Mais une fois qu’ils ont utilisé le LBM pour enregistrer plus de 70 000 neurones dans des régions corticales plus profondes, ils ont pu observer la cristallisation des représentations de la mémoire de travail qui accompagnait la maîtrise croissante de la tâche par les souris.
“À l’avenir, nous pourrions aborder le rôle de différents types de cellules neuronales impliqués dans la médiation de ce mécanisme, et en particulier l’interaction de différents types d’interneurones avec des cellules excitatrices”, explique Vaziri.
“Nous souhaitons également comprendre comment l’apprentissage est mis en œuvre et pourrait être transféré dans un nouveau contexte, c’est-à-dire comment le cerveau pourrait généraliser une tâche apprise à de nouveaux problèmes inconnus.”
À propos de cette actualité de recherche sur la mémoire
Auteur: Catherine Fenz
Source: Université Rockefeller
Contact: Katherine Fenz – Université Rockefeller
Image: L’image est créditée à Neuroscience News
Recherche originale : Accès libre.
“Les représentations volatiles de la mémoire de travail se cristallisent avec la pratique» par Alipasha Vaziri et al. Nature
Abstrait
Les représentations volatiles de la mémoire de travail se cristallisent avec la pratique
La mémoire de travail, processus par lequel les informations sont maintenues et manipulées de manière transitoire sur une brève période, est essentielle à la plupart des fonctions cognitives.
Cependant, les mécanismes sous-jacents à la génération et à l’évolution des représentations neuronales de la mémoire de travail au niveau de la population sur de longues périodes restent flous.
Ici, pour identifier ces mécanismes, nous avons entraîné des souris à tête fixe pour effectuer une tâche d’association olfactive retardée dans laquelle les souris prenaient des décisions en fonction de l’identité séquentielle de deux odeurs séparées par un délai de 5 secondes.
L’inhibition optogénétique des motoneurones secondaires pendant les époques de retard tardif et de choix a fortement altéré la performance des souris.
L’imagerie mésoscopique du calcium de grandes populations neuronales du cortex moteur secondaire (M2), du cortex rétrosplénial (RSA) et du cortex moteur primaire (M1) a montré que de nombreux neurones sélectifs à une époque tardive ont émergé dans M2 à mesure que les souris apprenaient la tâche.
La précision du décodage tardif de la mémoire de travail s’est considérablement améliorée dans le M2, mais pas dans le M1 ou le RSA, à mesure que les souris sont devenues des experts.
Au cours de la première phase experte, les représentations de la mémoire de travail au cours de la période de retard tardif ont dérivé au fil des jours, tandis que les représentations du stimulus et du choix se sont stabilisées.
Contrairement à l’imagerie de couche 2/3 (L2/3) à un seul plan, l’imagerie volumétrique simultanée du calcium de jusqu’à 73 307 neurones M2, qui comprenaient des neurones L5 superficiels, a également révélé une stabilisation des représentations tardives de la mémoire de travail avec une pratique continue.
Ainsi, les activités liées aux retards et aux choix, essentielles à la performance de la mémoire de travail, dérivent au cours de l’apprentissage et ne se stabilisent qu’après plusieurs jours de performance experte.
2024-05-19 00:35:52
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