Les mauvais souvenirs ne sont pas indélébiles

L'optogénétique, née dans les années 2000, combine la génétique à l'optique. En modifiant le génome de certains neurones de manière à les rendre sensibles à la lumière, on peut contrôler l'activité de ces cellules.

La propriété (de renversement) de la mémoire est utilisée cliniquement pour traiter des maladies mentales, cependant les mécanismes neuronaux et les circuits du cerveau qui autorisent ce changement de registre émotionnel demeurent largement méconnus. L'objet d'une étude dont les résultats ont été publiés mercredi dans la revue scientifique Nature était de décrypter ces procédés sous-jacents, ouvrant la voie à de nouvelles pistes pour soigner des pathologies comme la dépression ou les troubles de stress post-traumatique. Elle valide aussi le succès de la psychothérapie actuelle, explique le Prix Nobel de médecine Susumu Tonegawa qui a mené cette recherche.

Ces travaux, fruit d'une collaboration entre l'institut japonais Riken et le Massachussets Institute of Technology (MIT) aux États-Unis, s'appuient sur une nouvelle technologie de contrôle du cerveau via la lumière appelée optogénétique. Il permet de mieux comprendre ce qui se passe quand on se remémore de bons ou mauvais moments et comment on peut modifier la valeur (négative ou positive) associée à un souvenir. Les résultats démontrent que l'interaction entre l'hippocampe, partie du cerveau qui joue un rôle central dans la mémoire et l'amygdale, censée être une sorte de chambre de stockage des réactions positives et négatives, est plus flexible que ce qu'on pensait jusqu'à présent.

Pour parvenir à de telles conclusions, les chercheurs ont injecté une protéine d’algue sensible à la lumière à deux groupes de souris mâles. Ils ont ainsi pu suivre la formation d'une inscription en mémoire en temps réel, qu'ils ont réactivée à leur gré grâce à des impulsions lumineuses.

Certains rongeurs ont ensuite été autorisés à jouer avec des femelles afin de créer un souvenir connoté positivement, tandis que leurs camarades se voyaient au contraire asséner un déplaisant choc électrique.

Le prix Nobel Tonegawa souligne que les résultats des travaux de son équipe concernant la possibilité de supprimer des souvenirs désagréables par optogénétique chez des souris ne peuvent pas se transposer immédiatement chez l’homme sous forme de thérapies pour des patients. Il n’existe pas encore de la technologie pour cela et l’on ne peut donc pas manipuler les neurones d’une personne comme les chercheurs l’ont fait chez ces animaux. Toutefois, les expériences indiquent qu’il y aurait des circuits neuronaux reliant l’hippocampe et l’amygdale qui pourraient être ciblés à l’aide de nouveaux médicaments.

Le prix Nobel Tonegawa souligne que les résultats des travaux de son équipe concernant la possibilité de supprimer des souvenirs désagréables par optogénétique chez des souris ne peuvent pas se transposer immédiatement chez l’homme sous forme de thérapies pour des patients. Il n’existe pas encore de la technologie pour cela et l’on ne peut donc pas manipuler les neurones d’une personne comme les chercheurs l’ont fait chez ces animaux. Toutefois, les expériences indiquent qu’il y aurait des circuits neuronaux reliant l’hippocampe et l’amygdale qui pourraient être ciblés à l’aide de nouveaux médicaments.

TRANSFORMER UNE REPULSION EN ATTIRANCE

Dans un deuxième temps, les scientifiques leur ont fait artificiellement revivre ces souvenirs, tout en les soumettant simultanément à l'expérience opposée : les souris agréablement disposées recevaient un choc, tandis que les autres avaient la bonne surprise de rencontrer leurs comparses.

La nouvelle expérience a pris le dessus sur l'émotion initiale. « Nous avons fait un test dans la première cage de laboratoire et la crainte originelle avait disparu », décrit Susumu Tonegawa. Cependant ce phénomène n'a pu être observé qu'en agissant sur l'hippocampe, sensible au contexte environnant alors qu'il n'a pas été possible d'influer sur l'amygdale.

Les chercheurs qui avaient déjà publié des travaux sur l'inscription en mémoire de faux souvenirs chez une souris, espèrent que leurs découvertes du changement de valence positive à négative (d'attirance à répulsion) et vice versa, feront avancer la recherche médicale sur les maladies de type troubles dépressifs ou post-traumatiques, affectant notamment les militaires. À l'avenir, Tonegawa souhaite pouvoir contrôler les neurones avec une technologie sans fil, sans outil intrusif comme les électrodes et potentiellement faire croître le nombre de souvenirs positifs par rapport aux négatifs.

Reste à prouver que cette inversion d'émotion associée à un souvenir fonctionne de la même façon chez l'homme que chez la souris, même si l'on sait déjà que les processus mnésiques ont été conservés au cours de l'évolution des espèces. Dans un commentaire rapporté par Nature, les chercheurs Tomonori Takeuchi et Richard Morris de l'université d'Édimbourg en Écosse estiment que cette étude jette une lumière nouvelle sur les mécanismes de la mémoire, tout en relevant les limites de l'optogénétique en la matière.

 

Comment le cerveau reconnaît-il les gens?

Entre les super-reconnaisseurs et les personnes incapables de reconnaître un visage, nous ne sommes pas égaux quant à la reconnaissance des visages. Plongeons dans le cerveau pour comprendre ce mécanisme essentiel à notre vie sociale.

Rencontrer une personne, c’est d’abord voir son visage.

Qu’exprime-t-il? Est-il sympathique ou pas? Très vite le cerveau interprète cette image et cherche alors à l’identifier. Parmi les centaines de personnes que je connais, me rappelle-t-elle quelqu’un de familier? L’ai-je déjà croisée?

Plongeons-nous dans les arcanes de nos capacités cérébrales pour comprendre les secrets de la reconnaissance des visages.

Chez l’humain, la reconnaissance du visage d’autrui est une fonction essentielle aux interactions sociales. Si cette aptitude existe chez nos cousins les grands singes, l’humain en a développé largement les performances au fur et à mesure de son évolution sociale. Ainsi, tout être humain est capable de reconnaître, le genre, l’âge, l’ethnie, l’expression émotionnelle, jusqu’à l’identité d’une personne, de façon très performante, rapide et automatique.

Le cerveau s’est spécialisé, au fur et à mesure de l’évolution des hominidés procurant à Sapiens une aptitude exceptionnelle non seulement à reconnaître un visage humain, mais aussi à en comprendre immédiatement l’expression.

Chaque humain est capable de reconnaître un visage humain, d’analyser son expression et d’en déduire son identité en trois dixièmes de seconde.

Cette performance perceptive permet à chacun de mémoriser des milliers de visages et de reconnaître l’un des siens le plus familier dans une foule de centaines de personnes. Les progrès de la médecine, l’analyse des conséquences de lésions cérébrales et les données de l’imagerie cérébrale permettent de distinguer précisément les régions spécialisées du cerveau impliquées dans la reconnaissance des visages, et d’en comprendre les mécanismes.

LE CERVEAU DISTINGUE D’ABORD UN VISAGE D’UN OBJET

Deux systèmes cérébraux sont responsables de cette fonction. L’un est impliqué dans la perception rapide de l’image d’un visage, et l’autre dans son interprétation permettant de retrouver le nom de la personne reconnue. Le premier système permet la détection immédiate d’un visage et met en jeu le gyrus occipital inférieur, capable de distinguer un visage d’un objet en un dixième de seconde. Pour cela, des signaux essentiels tels le triangle formé par les yeux et la bouche constituent le premier indice. Puis, s’y ajoutent la détection d’autres éléments: le front au-dessus et les oreilles sur les côtés.

Ce premier système différencie un visage d’un objet mais ne permet pas la reconnaissance. Entre alors en jeu le deuxième système qui implique deux régions différentes. D’abord celle localisée dans le sillon temporal supérieur qui détecte l’expression du visage: le regard, et l’émotion suscitée, ainsi que le mouvement des lèvres, des éléments variables selon la situation. Ensuite, une deuxième région intervient, responsable de la perception des éléments fixes et caractéristiques d’un visage (la largeur du nez, la hauteur du front, la forme globale du visage et les détails des sourcils) permettant d’en déduire son identité: le gyrus fusiforme latéral droit.

Dans un second temps, le cerveau reconnaît le visage

Une aire du cerveau est spécialisée dans la reconnaissance de l’identité: le gyrus fusiforme. C’est un repli de la face inférieure du lobe temporal droit, dont les neurones sont spécialisés dans la reconnaissance de l’identité d’un visage. C’est l’une des rares régions du cerveau dont le volume augmente après l’adolescence au fur et à mesure de la rencontre d’un grand nombre de personnes.

Utilisant les informations envoyées par le système initial de perception d’un visage, cette région décode les traits morphologiques statiques d’un visage connu et mémorisé, se focalisant sur les infos apportées par les yeux, les sourcils et la bouche. Entre 300 millisecondes et une seconde, ses neurones communiquent avec la région temporale antérieure, pour interroger nos souvenirs et donner rapidement le nom de la personne identifiée. Des lésions spécifiques de cette région entraînent un trouble connu sous le nom de prosopagnosie, ou incapacité à reconnaître l’identité d’un visage.

Les deux régions clés, l’une impliquée dans la perception de l’expression du visage et l’autre dans son identité, collaborent activement avec plusieurs aires du cerveau cognitif. Ainsi, les neurones du sillon temporal supérieur interrogent le lobe pariétal et l’aire auditive pour interpréter les mouvements et les mimiques du visage ainsi que le timbre de la voix. De plus, mimiques et expressions du visage sont traduites par le cerveau des émotions, pour en interpréter la charge émotive. L’ensemble de ces infos est partagé avec les neurones du gyrus fusiforme qui les utilise pour les comparer à des visages mémorisés. De même, ces informations interrogent la mémoire des noms de personnes connues pour y retrouver l’identité précise du visage reconnu.

L’INCAPACITE A RECONNAITRE UN VISAGE: LA PROSOPAGNOSIE

La prosopagnosie est un trouble de reconnaissance des visages, rendant impossible l’identification de visages familiers. Les sujets présentant ce trouble sont capables de voir, mais pas de reconnaître.

Le sujet atteint doit alors utiliser des subterfuges cognitifs pour reconnaître la personne rencontrée: démarche, corpulence, coiffure, détails vestimentaires. La proportion mondiale de personnes présentant ce trouble reste encore mal connue, même si on l’estime à environ 2%. Il existe des causes innées et acquises responsables de ce trouble. La prosopagnosie innée est liée à un défaut de développement congénital et postnatal du gyrus fusiforme. La prosopagnosie acquise s’observe souvent à la suite d’un accident vasculaire cérébral siégeant dans le lobe temporal ventral, ou au décours d’un TRAUMATISME CRANIEN, NON RAPIDEMENT PRIS EN CHARGE.

LES SUPER-RECONNAISSEURS

Contrairement aux sujets présentant un défaut de reconnaissance des visages ou prosopagnosie, il existe des personnes très performantes à reconnaître des visages déjà mémorisés. Selon les experts ayant étudié les qualités visuelles de ces personnes, elles possèdent une capacité supérieure à la moyenne à percevoir de subtiles différences entre les visages.

Si elles ne développent pas toutes des capacités mémorielles supérieures aux autres, leurs acuités perceptives des détails d’un visage sont accrues. Par exemple, elles possèdent cette capacité étonnante à reconnaître aisément une personnalité célèbre, en visualisant des images de leur visage enfantin.

Auteur: Bernard Sablonnière - Neurobiologiste, professeur des universités − praticien hospitalier, faculté de médecine, Inserm U1172, Université de Lille

The Conversation - CC BY ND

 

Quand la musique nous veut du bien

Au début du siècle dernier, on disait que "le violon calme assez bien les personnes atteintes de kleptomanie", tandis que "le piston est indispensable aux malheureux que tourmente le délire des grandeurs". On déclinait ainsi, dans quelques Annales africaines de 1924, la liste des instruments dans une sorte de tableau des pathologies: "La caisse donne des jambes aux ataxiques. La flûte combat victorieusement tous les cas d’affaiblissements cérébraux".

L’histoire est si pleine d’exemples de lyres et de flûtes guérisseuses que, dans leurs compilations de remèdes, les érudits du Cinquecento ne pouvaient faire l’impasse sur la musique. Dans La Magie naturelle de 1558, le polymathe Giambattista della Porta offre une rapide anthologie historique de guérisons musicales:

    "Terpender et Avion Methymneus ont guéri les Lesbiens et les Ioniens de graves maladies par l’effet de la musique. Asclepiade, médecin, par le son de la trompette, a guéri les sourds, et par la mélodie de son chant il a réprimé les séditions du peuple. Herminius de Thèbes a guéri ainsi plusieurs personnes de douleurs aiguës des hanches et des cuisses. Thalès de Candie a chassé la peste au son de la harpe, et Hérophile avait coutume d’alléger les infirmités des malades par la musique".

MUSIQUE ET SCIENCES COGNITIVES

À la fin du siècle dernier, en recourant dans les années 1990 à la tomographie par émission de positons (TEP), les effets singuliers de la musique s’attiraient les attentions des sciences cognitives. Robert Zatorre et Anne Blood du Montreal Neurological Institute vérifiaient que les mécanismes à l’origine des émotions musicales n’interviennent pas dans les aires auditives (les zones cérébrales " dédiées " à la reconnaissance des sons), mais dans les circuits neuronaux liés à la constitution du système limbique. Et en comparant les sécrétions de dopamine, les neuroscientifiques en sont venus à penser que la musique pouvait objectivement avoir sur le cerveau des effets comparables à des substances pharmacologiques, des drogues ou du chocolat.

En 1631, La Magie naturelle ou les secrets et miroirs de la nature de Jean‑Baptiste de Porta détaille, entre autres, comment la musique peut soulager les malades. Gallica

D’un côté, la musique est présentée comme une force aux effets magiques. Inattendus, puissants et salvateurs, ses pouvoirs passent pour surnaturels, irrépréhensibles, impossibles à contenir par un homme normalement constitué, à l’exception éternelle des bonimenteurs habitués à s’approprier la responsabilité des incidences hasardeuses qui, statistiquement, ne tombent vraiment bien qu’une fois sur deux. D’un autre côté, la musique est analysée comme une composante aux effets chimiques. Insoupçonnées jusqu’à récemment, ses influences sont désormais traçables et les euphories spécifiques qu’elles procurent s’expliquent alors par une prise directe sur la sécrétion de telle ou telle hormone.

POUVOIRS DE LA MUSIQUE

Alors qu’ils semblent antagonistes, les deux côtés présentent tout de même quelques similitudes. La musique offre à la magie, au charlatanisme et aux sciences positives, un espace de dialogue, si ce n’est un terrain d’entente. Pour se défier des crédulités dont les esprits les plus rationnels pourraient être victimes au sujet de la musique, on s’en tient à se moquer de certaines croyances: "le célèbre Sammonicus proposait, très sérieusement, d’appliquer sur la tête des fébricitants le quatrième livre de l’Iliade (le plus beau du poème) afin de calmer, aussitôt, l’accès de fièvre! De même, la force de la musique a pu s’attirer quelques suspicions de soignants bienveillants qui préféraient, à toute musicothérapie, consigner les ambivalences d’une "arme à double tranchant":