un « bouton de volume » pour la mémoire et l’apprentissage

C’est une découverte qui révolutionne notre façon de penser la mémoire et l’apprentissage. Une nouvelle étude du Dartmouth College (États-Unis), publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences, révèle que nos cerveaux ont un « bouton de volume moléculaire » qui est utilisé pour contrôler les signaux électriques qui traversent les synapses et les neurones. Elle aurait donc un rôle déterminant à jouer dans la quantité de neurotransmetteurs libérés, ce qui modifie le nombre et les caractéristiques des neurones activés dans les circuits du cerveau. Cette refonte de la force des connexions synaptiques est à l’origine de l’apprentissage et de la formation de la mémoire.

La découverte de ce mécanisme de contrôle et l’identification de la molécule qui le régule pourraient aider les chercheurs dans leur recherche de moyens de gérer les troubles neurologiques, en particulier la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson ou encore l’épilepsie. «Les synapses de notre cerveau sont très dynamiques et parlent dans une gamme de chuchotements et de cris, schématiquement Michael Hoppa, professeur adjoint de sciences biologiques à Dartmouth et responsable de l’étude. Cette découverte nous met sur une voie plus droite pour pouvoir guérir des troubles neurologiques tenaces. « 

Une modulation de nos messages cérébraux

Comment fonctionne ce « bouton moléculaire »? Grâce aux synapses, de minuscules points de contact qui permettent aux neurones du cerveau de communiquer à différentes fréquences. Le cerveau convertit les entrées électriques des neurones en neurotransmetteurs chimiques qui voyagent à travers ces espaces synaptiques et sont la source de notre apprentissage et de notre mémoire.

Deux fonctions prennent en charge ces processus de mémoire et d’apprentissage. La première, appelée facilitation, est une série de pics de plus en plus rapides qui amplifient les signaux et modifient la forme d’une synapse. L’autre, la dépression, réduit les signaux. Ensemble, ces deux formes de plasticité maintiennent le cerveau en équilibre et préviennent les troubles neurologiques tels que les crises d’épilepsie. « Avec l’âge, il est essentiel de pouvoir maintenir ces synapses. Nous avons besoin d’un bon équilibre de plasticité dans notre cerveau, mais aussi de stabilisation des connexions synaptiques », explique Michael Hoppa.

En se concentrant sur l’hippocampe, la zone du cerveau où se forment nos apprentissages et nos souvenirs, les chercheurs ont découvert que les pics électriques sont fournis sous forme de signaux analogiques dont la forme a un impact sur l’étendue du neurotransmetteur chimique libéré par les synapses.

Fondamentalement, cela fonctionne comme un gradateur avec des réglages variables, pas comme un interrupteur avec des boutons «on» et «off». Selon les scientifiques, ce gradateur permet de moduler la puissance des circuits cérébraux.

Le cerveau, « supercalculateur » basse fréquence

En plus de découvrir que les signaux électriques qui traversent les synapses de l’hippocampe cérébral sont analogues, les chercheurs ont également identifié la molécule qui régule les signaux électriques. Appelé Kvβ1, il influence notre apprentissage, notre mémoire et notre sommeil.

Ils ont également découvert les processus qui permettent au cerveau d’avoir une puissance de calcul aussi élevée à une énergie aussi basse. Une seule impulsion électrique analogique peut transporter plusieurs informations, permettant un meilleur contrôle avec des signaux basse fréquence. «Cela nous aide à comprendre comment notre cerveau est capable de fonctionner à des niveaux de supercalculateur avec des fréquences d’impulsions électriques beaucoup plus faibles et l’équivalent énergétique d’une ampoule de réfrigérateur. Plus nous en apprenons sur ces niveaux de contrôle., Plus cela nous aide à comprendre comment notre cerveau sont si efficaces « , dit le professeur Hoppa.

L’équipe de recherche souhaite maintenant se concentrer sur l’influence de ce système moléculaire sur les modifications du métabolisme cérébral qui surviennent au cours du vieillissement et qui sont à l’origine de troubles neurologiques courants.