ANR - ELMA

Extremely long memory acquisition

La plupart d'entre nous se croient capables de reconnaître des stimuli visuels et auditifs qu'ils n'ont ni vus ni entendus depuis des décennies. Ceux nés dans les années 50s pourraient reconnaître le générique de la série «Thierry La Fronde« qu'ils ont regardé enfant au début des années 60s, même s'ils affirment ne pas avoir revu l'émission depuis. Est-ce une vraie démonstration d'une persistance de nos mémoires pendant des décennies sans réelle réactivation? Le problème est qu'il est difficile d'écarter une réactivation de la trace mnémonique, en revisionnant (même inconsciemment) l'émission, en la re-mémorisant activement, voire en rêve. Dans une étude récente utilisant des patterns de bruit auditif sans signification (Agus et al, 2010), nous avons montré la formation de mémoires pour ces patterns et leur persistance sur 2-3 semaines. La nature de ces stimuli rend peu probable la réactivation de ces mémoires en absence du stimulus; la réactivation ne serait donc pas essentielle. Mais ces mémoires à des bruits auditifs peuvent-elles persister au delà? La mémorisation d'autres types de stimulus sensoriels (morceaux de musique, images statiques, séquences vidéos ou clips) est-elle basée sur des mécanismes similaires? A l'aide de méthodes comportementales et de techniques d'imagerie cérébrale (potentiels évoqués et IRMf) ELMA propose d'évaluer la capacité de notre système de mémoire sur une période d'environ 2 ans et de cerner les bases cérébrales de ces mémoires. Un paramètre clé est le nombre de répétitions du stimulus pendant l'apprentissage. Nos données préliminaires suggèrent que la mémorabilité augmente à peu près linéairement avec le nombre de présentations, quelques dizaines de répétitions permettant la structuration de mémoires robustes. Si des règles semblables s'appliquent à la fois pour des patterns de bruit sans signification, et pour des stimuli du monde réel, notre hypothèse d'un maintien de la mémoire sans réactivation sera renforcée. Notre but est aussi de repousser les délais temporels directement testables en laboratoire. Nous obtiendrons tout d'abord un point additionnel sur la courbe reliant performance et délai depuis l'apprentissage en réexaminant un groupe de sujets qui ont tous vu 200 images exactement 23 fois en 1998. Au delà, notre étude originale propose de tester la capacité des gens à reconnaître des génériques d'émissions de télévision et de radio datant des années 50s-60s. En associant méthodes de laboratoire et méthodes innovantes «web-based«, nous déterminerons la fonction qui relie cette probabilité de reconnaissance au nombre de fois ou l'émission a été vue. Si la fonction suit celle obtenue pour l'apprentissage en laboratoire sur 2 ans, nous pourrions dire que les êtres humains peuvent véritablement stocker des mémoires sensorielles sur plusieurs décennies sans avoir besoin de les réactiver. Les conséquences seraient très importantes car il n'existe actuellement aucune hypothèse proposant des mécanismes biologiques capables d'expliquer un tel résultat. Notre hypothèse, récente et radicale (Thorpe 2011) pour expliquer ce phénomène postule l'existence de «cellules grand-mères« tellement sélectives à certains stimuli qu'elles ne déchargeraient jamais tant que ce stimulus n'est pas présenté. De tels neurones resteraient donc silencieux pendant des décennies, attendant la réapparition de «leur« stimulus. Ils constitueraient une sorte de «Dark Matter« néocorticale transparente aux méthodes expérimentales classiques. Cette hypothèse est rendue crédible par nos études de modélisation qui ont montré qu'avec une règle d'apprentissage simple (Spike-Time Dependent Plasticity - STDP), des neurones très sélectifs sont générés après quelques dizaines de présentation d'un stimulus. Le projet ELMA propose également de développer ce type de modèles. En démontrant que nous avons probablement besoin de cellules «Grand-mères« pour expliquer des mémoires à très long terme, l'impact d'ELMA serait énorme.

PI: Daniel Pressnitzer

Co Pis: Simon Thorpe, CerCo, Toulouse

Grant period: 01/10/2012 - 01/10/2015