Je me souviens encore du film d'action "Johnny the Mnemonic". Là, K. Reeves a implanté une clé USB dans le cerveau et y a téléchargé des quantités d'informations non mesurées. Comme c'est cool de se souvenir de tout! Mais Sherlock Holmes a appelé la mémoire - le grenier. Si vous jetez tout là-bas et le stockez pendant de nombreuses années, il sera impossible de le trouver rapidement, et peut-être que cela ne fonctionnera pas du tout. Par conséquent, il ne se souvenait que de ce dont il avait besoin dans son travail.
Aujourd'hui, même la réponse à la question fondamentale - qu'est-ce que la mémoire dans le temps et dans l'espace - peut consister principalement en hypothèses et hypothèses. Si nous parlons d'espace, la manière dont la mémoire est organisée et où elle se trouve exactement dans le cerveau n'est toujours pas très claire. Les données scientifiques suggèrent que ses éléments sont présents partout, dans chacune des zones de notre «matière grise».
De plus, une seule et même information, apparemment, peut être écrite dans la mémoire à différents endroits.
Par exemple, il a été établi que la mémoire spatiale (lorsque nous nous souvenons pour la première fois d'un certain environnement - une pièce, une rue, un paysage) est associée à une zone du cerveau appelée hippocampe. Lorsque nous essayons de sortir cette situation de notre mémoire, disons dix ans plus tard, alors cette mémoire sera déjà extraite d'une zone complètement différente. Oui, la mémoire peut se déplacer dans le cerveau, et cette thèse est mieux illustrée par une expérience réalisée une fois avec des poulets. L'empreinte joue un rôle important dans la vie des poulets nouvellement éclos - l'apprentissage instantané (et le placement de la mémoire est l'apprentissage). Par exemple, une poule voit un gros objet en mouvement et immédiatement «empreinte» dans le cerveau: c'est une poule mère, il faut la suivre. Mais si au bout de cinq jours la partie du cerveau responsable de l'empreinte est retirée du poulet, il s'avère que … la compétence mémorisée n'est allée nulle part. Il s'est déplacé vers un autre domaine, ce qui prouve qu'il existe un référentiel pour les résultats d'apprentissage immédiats et un autre pour le stockage à long terme.
On se souvient avec plaisir
Mais il est encore plus surprenant que le cerveau n'ait pas une séquence aussi claire de mouvement de la mémoire d'opérationnelle à permanente, comme cela se produit dans un ordinateur. La mémoire de travail, qui enregistre les sensations immédiates, déclenche simultanément d'autres mécanismes de mémoire - à moyen et à long terme. Mais le cerveau est un système énergivore et tente donc d'optimiser l'utilisation de ses ressources, dont la mémoire. Par conséquent, la nature a créé un système à plusieurs étages. La mémoire de travail est rapidement formée et tout aussi rapidement détruite - il existe un mécanisme spécial pour cela. Mais les événements vraiment importants sont enregistrés pour un stockage à long terme, tandis que leur importance est soulignée par l'émotion, l'attitude à l'égard de l'information.
Vidéo promotionelle:
Au niveau physiologique, l'émotion est l'activation des systèmes de modulation biochimiques les plus puissants. Ces systèmes libèrent des hormones-médiateurs qui changent la biochimie de la mémoire dans la bonne direction. Parmi elles, par exemple, se trouvent diverses hormones du plaisir, dont les noms ne rappellent pas tant la neurophysiologie que la chronique criminelle: ce sont des morphines, des opioïdes, des cannabinoïdes - c'est-à-dire des médicaments produits par notre corps. En particulier, les endocannabinoïdes sont générés directement au niveau des synapses - les contacts des cellules nerveuses. Ils influencent l'efficacité de ces contacts et, ainsi, «encouragent» l'enregistrement de telle ou telle information en mémoire. D'autres substances du nombre de médiateurs hormonaux peuvent, au contraire, supprimer le processus de transfert des données de la mémoire de travail vers la mémoire à long terme.
Les mécanismes de renforcement émotionnel, c'est-à-dire biochimique de la mémoire, sont actuellement activement étudiés. Le seul problème est que ce type de recherche en laboratoire ne peut être effectué que sur des animaux, mais dans quelle mesure un rat de laboratoire peut-il nous dire sur ses émotions?
Si nous avons stocké quelque chose dans notre mémoire, il est parfois temps de se souvenir de cette information, c'est-à-dire de l'extraire de la mémoire. Mais le mot «extrait» est-il correct? Apparemment, pas beaucoup. Il semble que les mécanismes de mémoire ne récupèrent pas les informations, mais les régénèrent. Il n'y a aucune information dans ces mécanismes, tout comme il n'y a pas de voix ou de musique dans le «matériel» d'un récepteur radio. Mais tout est clair avec le récepteur - il traite et convertit le signal électromagnétique reçu vers l'antenne. Quel type de «signal» est traité lors de l'extraction de la mémoire, où et comment ces données sont stockées, est encore très difficile à dire. Cependant, on sait déjà que lors du souvenir, la mémoire est réécrite, modifiée ou du moins cela se produit avec certains types de mémoire.
Pas d'électricité, mais de la chimie
A la recherche d'une réponse à la question de savoir comment modifier, voire effacer la mémoire, d'importantes découvertes ont été faites ces dernières années, et un certain nombre de travaux ont paru sur la «molécule mémoire».
En fait, ils ont essayé d'isoler une telle molécule, ou du moins un support matériel de pensée et de mémoire, pendant deux cents ans, mais sans grand succès. En fin de compte, les neurophysiologistes sont arrivés à la conclusion qu'il n'y a rien de spécifique à la mémoire dans le cerveau: il y a 100 milliards de neurones, il y a 10 quadrillions de connexions entre eux, et quelque part là-bas, dans ce réseau à l'échelle cosmique, la mémoire, les pensées et le comportement sont uniformément codés. Des tentatives ont été faites pour bloquer certains produits chimiques dans le cerveau, ce qui a conduit à un changement dans la mémoire, mais aussi à un changement dans tout le fonctionnement du corps. Ce n'est qu'en 2006 que sont apparus les premiers travaux sur le système biochimique, qui semble très spécifique pour la mémoire. Son blocage n'a provoqué aucun changement de comportement ou de capacité d'apprentissage - seulement la perte d'une partie de sa mémoire. Par exemple, le souvenir de la situation,si le bloqueur a été injecté dans l'hippocampe. Ou un choc émotionnel si un bloqueur était injecté dans l'amygdale. Le système biochimique trouvé est une protéine, une enzyme appelée protéine kinase M-zeta, qui contrôle d'autres protéines.
L'un des principaux problèmes de la neurophysiologie - l'incapacité de mener des expériences sur des humains. Cependant, même chez les animaux primitifs, les mécanismes de mémoire de base sont similaires aux nôtres.
La molécule travaille sur le site du contact synaptique - contact entre les neurones du cerveau. Ici, nous devons faire une digression importante et clarifier les spécificités de ces mêmes contacts. Le cerveau est souvent comparé à un ordinateur, et par conséquent, de nombreuses personnes pensent que les connexions entre les neurones, qui créent tout ce que nous appelons la pensée et la mémoire, sont de nature purement électrique. Mais ce n'est pas le cas. Le langage des synapses est la chimie, ici certaines molécules sécrétées, comme une clé avec un verrou, interagissent avec d'autres molécules (récepteurs), et c'est alors seulement que les processus électriques commencent. L'efficacité et le débit élevé de la synapse dépendent du nombre de récepteurs spécifiques qui seront délivrés par la cellule nerveuse au site de contact.
Protéine aux propriétés spécialesLa protéine kinase M-zeta contrôle simplement la délivrance des récepteurs à la synapse et augmente ainsi son efficacité. Lorsque ces molécules sont activées en même temps dans des dizaines de milliers de synapses, le réacheminement du signal se produit et les propriétés générales d'un certain réseau de neurones changent. Tout cela nous en dit peu sur la façon dont les changements de mémoire sont encodés dans ce réacheminement, mais une chose est sûre: si la protéine kinase M-zeta est bloquée, la mémoire sera effacée, car les liaisons chimiques qui la fournissent ne fonctionneront pas. La "molécule" de mémoire nouvellement découverte a un certain nombre de caractéristiques intéressantes.
Premièrement, il est capable d'auto-reproduction. Si, à la suite de l'apprentissage (c'est-à-dire de la réception de nouvelles informations), un certain supplément sous la forme d'une certaine quantité de protéine kinase M-zêta se forme dans la synapse, cette quantité peut y rester très longtemps, malgré le fait que cette molécule de protéine se décompose en trois à quatre jours. D'une manière ou d'une autre, la molécule mobilise les ressources de la cellule et assure la synthèse et la livraison de nouvelles molécules au lieu de contact synaptique pour remplacer celles qui sont restées.
Deuxièmement, l'une des caractéristiques les plus intéressantes de la protéine kinase M-zeta est son blocage. Lorsque les chercheurs ont eu besoin d'obtenir une substance pour des expériences sur le blocage de la «molécule» de la mémoire, ils ont simplement «lu» la section de son gène, qui code son propre bloqueur de peptide, et l'ont synthétisée. Cependant, ce bloqueur n'est jamais produit par la cellule elle-même, et dans quel but l'évolution a laissé son code dans le génome n'est pas clair.
La troisième caractéristique importante de la molécule est qu'elle et son bloqueur ont une apparence presque identique pour tous les êtres vivants dotés d'un système nerveux. Cela indique qu'en la personne de la protéine kinase M-zeta, nous avons affaire au mécanisme adaptatif le plus ancien, sur lequel la mémoire humaine est construite.
Bien entendu, la protéine kinase M-zeta n'est pas une «molécule mémoire» au sens où les scientifiques du passé espéraient la trouver. Ce n'est pas un support matériel d'informations mémorisées, mais, évidemment, agit comme un régulateur clé de l'efficacité des connexions au sein du cerveau, initie l'émergence de nouvelles configurations à la suite de l'apprentissage.
Créer un contact
Or, les expériences avec le bloqueur de la protéine kinase M-zeta ont en un certain sens le caractère de "tirer à travers la zone". La substance est injectée dans certaines parties du cerveau d'animaux de laboratoire à l'aide d'une aiguille très fine et, ainsi, éteint immédiatement la mémoire dans les grands blocs fonctionnels. Les limites de la pénétration du bloqueur ne sont pas toujours claires, ainsi que sa concentration dans la zone du site choisi comme cible. En conséquence, toutes les expériences dans ce domaine n'apportent pas de résultats sans ambiguïté.
Une véritable compréhension des processus se produisant dans la mémoire peut être fournie par un travail au niveau des synapses individuelles, mais cela nécessite la livraison ciblée d'un bloqueur au contact entre les neurones. Aujourd'hui, c'est impossible, mais comme une telle tâche est confrontée à la science, tôt ou tard les outils pour sa solution apparaîtront. Des espoirs particuliers sont mis sur l'optogénétique. Il a été établi qu'une cellule dans laquelle la capacité de synthétiser une protéine sensible à la lumière est intégrée par des méthodes de génie génétique peut être contrôlée à l'aide d'un faisceau laser. Et si de telles manipulations au niveau des organismes vivants n'ont pas encore été effectuées, quelque chose de similaire est déjà en cours sur la base de cultures de cellules cultivées, et les résultats sont très impressionnants.
Auteur - Docteur en sciences biologiques, membre correspondant de l'Académie russe des sciences, professeur, directeur de l'IVNDiNF RAS