Après un entraînement moyen (tâche non encore entièrement procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie spatiale (hippocampe)
• activation striatale : passent à une stratégie procédurale
• activation hippocampique : conservent une stratégie spatiale

Après un entraînement plus poussé (tâche procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie procédurale (striatum)
• activation striatale : conservent une stratégie procédurale
• blocage hippocampique : passent à une stratégie spatiale

Mémoire procédural chez l’animal

Rappel: HM avait sa mémoire à long terme fortement déficiente, une amnésie antérograde et rétrograde partielle. Mais cependant, sa mémoire a très court terme était intacte, ainsi que sa mémoire procédurale.

Striatum: expérience princeps

On met des rats dans un labyrinthe en «plus». On le lâche toujours du nord, et on leu apprend à aller dans la branches ouest; les rats doivent donc partir toujours à droite.
Ils ont deux possibilités pour aller dans la branche ouest:
- je vais tout droit, puis à droite (égo-centré): réponses motrice, mémoire procédurale, nécessite le striatum
- je vais à l’ouest (allo-centré): appréhension cognitive de la tâche, mémoire déclarative/spatiale, nécessité de l’hippocampe.

Pour savoir ce que l’animal utilise, on injecte de la lidocaine (anesthésique) soit dans le striatum, soit dans l’hippocampe. On a des rats mâles équipés de canules d'injection (caudé-putamen, hippocampe) Réduction pondérale (85%) puis 7 jours d'entraînement (4 essais/J) Branche de départ (N), branche d'arrivée (O)
Jour 8 : test avec départ au S.
7 jours d'entraînement (départ au N)
Jour 16 : test avec départ au S
On injecte donc la lidocaine à deux reprises: avant le jour 8 et avant le jour 16.
Hypothèse: le niveau d’automatisme au jour 8 n’est as aussi poussé qu’au jour 16.

Bleu: mémoire spatiale
Orange: mémoire procédurale
Noyaux caudés = Striatum
Saline et NaCl = groupe contrôle

Après un entraînement moyen (tâche non encore entièrement procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie spatiale (hippocampe)
• blocage striatal : gardent la stratégie spatiale
• blocage hippocampique : profil mitigé (50 / 50)

Après un entraînement plus poussé (tâche procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie procédurale (striatum)
• blocage striatal : retour à stratégie spatiale
• blocage hippocampique : gardent la stratégie procédurale

Striatum, approche complémentaire:

Dans le travail précédent, Packard et McGaugh ont bloqué transitoirement le fonctionnement de l’hippocampe ou du striatum au cours de l’apprentissage.
Qu’en est-il si on stimule ce fonctionnement ? Focalisation sur le principal système activateur du SNC: le système glutamatergique.
Protocole: exactement le même que précédemment, mais au lieu d’instiller de la lidocaïne, les auteurs instillent du glutamate (active RGLU). (Glutamate → pour activer, Lidocaïne → pour désactiver)

Résultats

Après un entraînement moyen (tâche non encore entièrement procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie spatiale (hippocampe)
• activation striatale : passent à une stratégie procédurale
• activation hippocampique : conservent une stratégie spatiale

Après un entraînement plus poussé (tâche procéduralisée) :

• la plupart des rats utilisent une stratégie procédurale (striatum)
• activation striatale : conservent une stratégie procédurale
• blocage hippocampique : passent à une stratégie spatiale

Reqarque : striatum = noyau caudé = ganglions de la base

Striatum: et chez l’homme?

Test de la tour de Londres, pendant lequel on fait passer un PET scan
Consigne: on ne peut déplacer qu’une balle libre. On ne peut déplacer qu’une balle à la fois.
On a trois types de problèmes: à 3,4 ou 5 déplacements; ON fait 10 séances de 9 problèmes. Il y a la mise en place de routines cognitives. On note le temps de planification et le temps d’exécution.
Au bot de trois blocs de 9 essais, les individus atteignent un niveau plancher, qu’ils ne peuvent plus dépasser.
Que se passe-t-il au niveau cérébral?
Au fur et à mesure que le sujet maîtrise et automatise la tâche, l’activité du noyau caudé (un GdB) augmente (mais test aussi adapté à l’évaluation de fonctions de planification et exécutives impliquant le cortex préfrontal).

Le rôle de l’hippocampe dans le stockage d’un souvenir est limité dans le temps.

Il y a un passage du relais hippocampique aux régions corticales.

• Ribot, 1882 : des patients atteints de lésions cérébrales ne se rappellent pas les souvenirs récents, mais conservent leurs souvenirs plus anciens (H.M.).
• Les patients souffrant d’une atteinte des LTM ne forment plus de nouveaux souvenirs (Amnésie antérograde; Memento, Christopher Nolan), mais leurs souvenirs anciens sont préservés (amnésie rétrograde temp. graduée).
• Les patients souffrant de lésions touchant aux lobes frontaux présentent souvent une amnésie rétrograde
• Les études chez l’animal montrent qu’il est possible d’altérer la formation et le rappel de souvenirs récents en bloquant l’hippocampe, et le rappel de souvenirs anciens en bloquant le cortex préfrontal.
• Le blocage de l’hippocampe n’a pas d’impact sur le rappel de souvenirs anciens (mais cas particulier pour la mémoire spatiale), celui du cortex préfrontal n’a pas d’impact sur le rappel des souvenirs récents.

Que faire de tout cela ? Un modèle ?

Le rôle de l’hippocampe dans le stockage d’un souvenir est limité dans le temps. Il passe ensuite dans les régions corticales (théorie standard)

Naïf: Connexions intra- et inter-corticales faiblement actives. Acquisition par répétition → Encodage: Formation de réseaux corticaux actifs durant l’acquisition → Répétition des schémas d’activation: plasticité corticale pilotée par les réseaux activés de l’hippocampe : renforce les liens entre les éléments des réseaux corticaux → Connexions corticales matures: Liens renforcés entre les réseaux corticaux et désengagement de l’hippocampe; le rappel ne dépend plus de l’hippocampe (LT).

Une lésion du cortex préfrontal n’altère pas l’acquisition d’une tâche, ni le rappel d’un souvenir récent.

Mais il existe une orchestration entre l’engagement de l’hippocampe et celle du cortex préfrontal par rapport à l’âge du souvenir !

Le cortex préfrontal :

• joue un rôle mineur dans les processus mnésiques de type déclaratif à court terme (rôle de l’hippocampe)

• joue un rôle majeur dans les processus mnésiques de type déclaratif à long terme (où l’hippocampe intervient moins ou pas)

Cortex préfrontal chez l’animal

Test: trois branches appâtées sur 8. Pas de la mémoire spatiale. On observe une activité hippocampique à 5 jours, et une activité néocorticale à 25 jours.

Autre test, avec labyrinthe à 5 branches

Exploration libre du labyrinthe

• Acquisition pendant 10 jours (5 essais/jour; 1 essai = un choix forcé, délai de 20 min, choix libre)
• Essai unique de rétention à 30 jours, puis sacrifice et marquages immunocytochimiques de: zif268, c-Fos (marqueur fonctionnels: gènes précoces impliqués dans la plasticité), GAP-43 (marqueur de nouvelles synapses)

Résultats:

• à 30 jours, augmente de zif268; qui accompagne la convocation de souvenirs très anciens, avec l’activation des structures préfrontales.
• effet de l’anesthésie à la lidocaine du cortex préfrontal: plus d’activité neuronale, les performances des animaux sont au hasard (car si le souvenir est ancien, besoin du cortex préfrontal)

Cortex préfrontal: et chez l’homme ?

Étude:

Phase 1: on pose une question
Phase 2: on demande au sujet de rappeler, soit un souvenir autobiographique, soit un fait public.
On enregistre ce qui se passe dans la région frontale et dans l’hippocampe.

Hypothèses :

• pour le souvenir autobiographique: plus il est ancien, plus il y a activation
• pour le fait public: plus il ancien, moins il y a activation

Résultats:

on observe l’inverse. L’activation de l’hippocampe est sans rapport avec l’âge du souvenir autobiographique. L’hippocampe est toujours sollicité pour la mémoire autobiographique.

Pour des aspects plus sémantiques, autre étude(déjà vue):

– J1 : les sujets doivent mémoriser 320 photographies, puis ensuite font une pause déjeuner et un repos (sieste). Ensuite, une nouvelle séance de mémorisation de 80 nouvelles photographies. Enfin, on fait un test de reconnaissance (présentation de 80 photos vues et 80 nouvelles photos) : scoring = vue, pas sûr, pas vue.
IRMf pendant la reconnaissance testée 1, 30 et 90 jours après la première séance:

A 0 jours, l’hippocampe est fortement est fortement engagé, alors que le CPF moins.
A 90 jours, le CPF est fortement engagé alors que l’hippocampe moins.
→ Donc, il existe une orchestration entre l’engagement de l’hippocampe et celle du cortex préfrontal par rapport à l’âge du souvenir !

Le cortex préfrontal, résumé:

• joue un rôle mineur dans les processus mnésiques de type déclaratif à court terme (rôle de l’hippocampe)
• joue un rôle majeur dans les processus mnésiques de type déclaratif à long terme (pour lesquels l’hippocampe intervient moins ou pas; cas particulier de la mémoire spatiale et autobiographique chez l’Homme; mais nuances  à apporter : piscine de Morris chez la souris)
• dichotomie à asseoir plus solidement (Homme, animal)

• l’hippocampe ne serait pas nécessaire à la mémoire immédiate ou à l’encodage
• indispensable à la consolidation OU au rappel d’une information consolidée
• Rôle négligeable dans la mémoire à court terme, et à long terme (sauf spatiale)
• Rôle essentiel dans la mémoire récente

L’hippocampe et les cellules de lieu :

• les cellules de lieu appartiennent à un système complexe de traitement et de codage de l’information spatiale

• ce système est très rapide et très souple en matière d’initialisation et de réinitialisation du traitement de l’information
• mais pour une organisation constante des configurations spatiales, il conserve ses propriétés fonctionnelles à long terme, et a donc une mémoire

Conclusion :

L’hippocampe pourrait donc bien intervenir indépendamment du délai écoulé entre l’acquisition et le rappel d’une information.

A) L’hippocampe: court terme vs long terme (approche lésionnelle)

Test de transmission sociale de la préférence alimentaire. On fait une lésion avant acquisition.
Rappel: un rat démonstrateur mange une nourriture, est mis dans la cage du rat testé, qui sent la nourriture. Celui-ci a subi une lésion hippocampique avant acquisition. Il est ensuite mis en contact de deux nourritures inconnues, dont celle présentée par le rat démonstrateur.

Résultats:

• l’hippocampe pas nécessaire à la mémoire immédiate ou à l’encodage.
• l’hippocampe indispensable à la consolidation ou au rappel d'une information consolidée (NB: compatible avec H.M.).

On entraine le rat à subir un choc électrique dans un contexte A. le contexte est le seul élément prédicateur du choc. ON fait l’encodage, l’acquisition et la consolidation (on associe 10 fois contexte et choc). On attend 50 jours. O met ensuite l’animal dans un contexte B, et on lui fait subir les mêmes chocs. L’animal va se méfier des deux contextes, A et B. Un jour après l’acquisition du contexte B, on détruit l’hippocampe d’une partie des rats; puis on teste le rappel du contexte dans les situations A et B (en alternant l’ordre de présentation).

La seule chose qui distingue A et B est l’âge du souvenir (A: 51 jours, B: 1 jour).

• Quand on teste la peur au contexte A: peur élevée pour les rats n’ayant pas de lésion, absence de peur pour les rats ayant une lésion?
• Quand on test la peur au contexte B, tous les rats ont une peur élevée, lésion ou pas.

=> Donc, après une lésion, selon, l’âge du souvenir, on peut quand même récupérer l’information. Il n’y a donc pas que l’hippocampe en jeu dans la mémoire.

Mais où va le souvenir plus ancien ? Quelle structure prend le relais ?

J’injecte de la lidocaine à la fin de l’acquisition, et j’obtiens une baisse du freezing => l’inactivation de l’hippocampe bloque la possibilité, à long terme, de rappeler l’information.
On cherche à savoir où est l’information du souvenir ancien

Pour cela, on utilise un labyrinthe à 8 branches, avec toujours les trios même branches appâtées? au bout de 8 jours, l’emplacement de ces branches est acquise, et on teste soit 5, soit 25 jours plus tard. Dans le cadre de cette expérience, les rats sont équipés de système d’injection de
DG juste avant le rappel. On voit donc quelles structures sont activées. A 5 jours, le rat engage fortement la partie dorsale de l’hippocampe, à 25 jours il engage fortement le cortex préfrontal.

l’hippocampe n’est pas nécessaire au rappel d’une information consolidée.

Cependant, l’approche métabolique n’est pas très précise, on utilise les gènes précoces pour travailler plus précisément au niveau temporel.

Hippocampe: CT vs LT, inactivation lésionnelle: Test du labyrinthe à 5 branches

Exploration libre du labyrinthe:

• Acquisition pendant 10 jours (5 essais/jour; 1 essai = un choix forcé, délai de 20 min, choix libre)
• Essai unique de rétention à 1 ou 30 jours, puis sacrifice et marquages immunocytochimique de: zif268, c-Fos (marqueurs fonctionnels: gènes précoces impliqués dans la plasticité), GAP-43 (marqueur de nouvelles synapses)

Résultats: la performance est nettement moins bonne lorsque l’hippocampe est inactivé

Autre test: conditionnement de peur
On entraine le rat à avoir peur dans un contexte particulier => on lui fait subir un courant électrique quand on le met dans une cage. Il aura alors un comportement de freezing dès qu’on le mettra dans la cage. On lui fait un test de rappel soit 1jour, soit 30 jours après l’apprentissage. Durant le rappel, on lui injecte de la lidocaine dans l’hippocampe. A un jour, on voit que l’animal n’a plus de freezing, ou en tout cas beaucoup moins (ne se rappelle plus), alors que l’animal a autant de freezing 30 jours après avec lidocaine que sans => ce n’est plus l’hippocampe qui est responsable du rappel de l’information.

L’hippocampe: court terme vs long terme (approche métabolique)

Injection i.v. du traceur(2-DG) è Test comportemental è Euthanasie è Autoradiographie è Développement + mesures

• Hippocampe pas / peu impliqué dans le rappel d'une information consolidée
• Hippocampe très impliqué dans l'acquisition d'une information nouvelle

Le rappel d'une information consolidée impliquerait-il d’autres structures, en particulier corticales (on y reviendra plus tard) ?

L’hippocampe: CT vs LT (approche fonctionnelle)

Principe:

Sollicitation d’une région (pendant ou après 1 test) è Activation è Gènes précoces et facteurs transcriptionnels

Exploration libre du labyrinthe

• Acquisition pendant 10 jours (5 essais/jour; 1 essai = un choix forcé, délai de 20 min, choix libre)
• Essai unique de rétention à 1 ou 30 jours, puis sacrifice et marquages immunocytochimiques de: zif268, c-Fos (marqueurs fonctionnels: gènes précoces impliqués dans la plasticité), GAP-43 (marqueur de nouvelles synapses)

Résultat: engagement de l’hippocampe au bout de un jour, mais pas au bout de 30.

On peut faire le même test avec la piscine de Morris, mais cela pose un problème: l’hippocampe est toujours utilisé dans cette expérience, car les cellules intervenant pour le codage de l’info spatiale s’y trouvent.

Mémoire à long terme et hippocampe : et chez l’homme?

- Étude en résonance magnétique (vérifier l’étendue des dommages du lobe temporal) 8 patients en tout avec atteinte du lobe temporal (origine: encéphalites et autres)
Performances en mémoire autobiographique (échelle de 0 à 3) et sémantique

- Protocole: on donne un mot, racontez-moi un souvenir qui vous vient à l’esprit et dont vous avez été acteur (24 mots en tout: oiseau, rivière, clou…)

- Échelle: 3 pts (où et quand), 2 pts (où ou quand), 1 pt (souvenir vague), 0 pt (rien) (en plus du contenu = quoi : w, w , w)

Deux études : 2 séries de patients, mêmes tests, mais interviewers différents (plus de rigueur

Conclusion: la mémoire à long terme est indépendante de l’hippocampe

MLT vs MCT et hippocampe: et chez l’homme?

Comparaisons entre les différences d’activation cérébrale au cours d’une tâche de rappel d’un souvenir récent vs. ancien de type autobiographique et d’un souvenir sémantique (complicité d’un proche pour autobiographique. = établir le test).

Trois sortes de rappel de souvenirs:
- autobiographique ancien => à un anniversaire, qu’est-il arrivé à la chemise?
- autobiographique récent => Noël dernier, qu’a fait Jacques avec la dinde?
- sémantique ancien => de quelle couleur est la robe de Garfield?

Vividness: vivacité du souvenir

On enregistre l’activité cérébrale pendant que le sujet rappelle ses souvenirs. Quand les souvenirs sont autobiographique, l’hippocampe est fortement engagé, que le souvenir soit récent ou non. Quand le souvenir est sémantique, l’hippocampe n’est pas beaucoup engagée. (rappel: il y a besoin de l’hippocampe pour consolider mais plus besoin par après).

Étude en IRMf
– J1 : les sujets doivent mémoriser 320 photographies, puis ensuite font une pause déjeuner et un repos (sieste). Ensuite, une nouvelle séance de mémorisation de 80 nouvelles photographies. Enfin, on fait un test de reconnaissance (présentation de 80 photos vues et 80 nouvelles photos) : scoring = vue, pas sûr, pas vue.
IRMf pendant la reconnaissance testée 1, 30 et 90 jours après la première séance:
- 1 jour: hippocampe très engagé
- 30 ou 90 jours: substantiellement moins engagé.
L’hippocampe n’est activé que pour les photos que le sujet a déjà vues et qu’il reconnait comme les ayant déjà vues.

Rôle de l’hippocampe, en résumé:

A partir du moment que c'est un souvenir autobiographique, il y a un engagement fort de l'hippocampe (que ce souvenir soit récent ou ancien) alors que ce n'est pas du tout le cas (ou presque pas) pour le souvenir sémantique.

INACTIVATIONS ET ETUDES FONCTIONNELLES :

• Rôle négligeable dans la mémoire à très court terme
• Rôle essentiel dans la mémoire récente (recent)
• Rôle négligeable dans la mémoire à long terme (remote)

(sauf spatiale, ce n’est donc pas si simple !! )

ETUDES LESIONNELLES :

• Rôle négligeable dans la mémoire à très court terme
• Rôle essentiel dans la mémoire récente (recent)
• Rôle dans la mémoire à long terme (remote)

(problème Spatial vs. Non spatial → il faut savoir que dans l'hippocampe, il y a des cellules spécialisées uniquement pour la mémoire spatiale! Il joue donc un rôle primordiale pour celle-ci.)

On fait les mêmes observations chez l'animal et chez l'homme.

L’hippocampe : disparité entre études

1.Approche lésionnelle

On fait la lésion avant l’acquisition, puis on test: amnésie antérograde.
On fait la lésion juste après l’acquisition: amnésie antérograde et rétrograde.
=> apparemment, on ne différencie pas spatial et non spatial ici.

On ait une lésion de l’hippocampe longtemps après l’acquisition, pour
- la mémoire non spatiale: pas d’amnésie rétrograde
- la mémoire spatiale: amnésie rétrograde

2.Inactivation fonctionnelle

On bloque l’hippocampe
- à court terme, après une acquisition: amnésie rétrograde (souvenirs récent) pour spatial et non spatial
- à long terme: longtemps après une acquisition: pas d’amnésie pour la mémoire non spatiale, amnésie rétrograde pour la mémoire spatiale.

La mémoire spatiale est un cas particulier en ce qui concerne l’hippocampe. Il existe même des cellules spécialisées dans l’information spatiale dans l’hippocampe.