Les grands principes de la mémoire et de l'apprentissage

Publié le par Anne Cat et François

Apprentissage, mémoire, comportement...  Et surtout, comprendre les réactions d'un animal sans en arriver à des frictions et à des rancunes.

 

Commençons par la structure de base : les neurones. Ils sont constitués :

  • d'un corps cellulaire

  • de plusieurs dendrites pour la réception, la modulation voire la suppression des informations.

  • d'un axone pour transmettre l'information finale.

 

Pour ceux que la biologie cellulaire laisse froids, imaginez une sorte de pieuvre, munie de plein de petites tentacules pour attraper l'information (les dendrites) et d'un grand tuyau d'échappement pour relarguer l'information au neurone suivant (l'axone).

 

A la liaison entre l' axone d'un neurone et le dendrite du neurone suivant, on a un vide appelé « synapse » ou « fente synaptique ». Cette synapse est le lieu où l'axone, après avoir reçu un message, va libérer une substance (neuromédiateur pour les intimes...). Le dendrite receveur va recevoir cette molécule et en fonction de ses récepteurs il va induire une cascade de réactions chimiques qui va permettre la propagation du message.

 

Simple jusque là ? Sauf que selon le type de neurone, la localisation, les récepteurs, et le neuromédiateur libéré : la réponse est totalement différente (dopamine, sérotonine, GABA, adrénaline, noradrénaline...) !

 

Maintenant passons à une donnée stockée possible : le souvenir.

 

Les souvenirs ne sont pas de simples données stockées dans le disque dur baptisé « cerveau ». Ils interagissent directement avec d'autres fonctions. Pour mieux comprendre, voyons voir quelques structures du cerveau :

 

  • Le noyau accubens joue un rôle central dans le « circuit de la récompense » (une boucle car c'est lui qui va moduler les activités de toutes les structures de ce circuit grâce à ses neurones GABAergiques (Le GABA est un agent chimique permettant la régulation de l'actvité des neurones).

  • L'hippocampe est le centre de la mémoire, il va intégrer, entre autres, toutes les informations environnementales liées à un événement : par exemple le lieu, ce qui s'est passé avant, le temps, les odeurs, le mouvement qu'il vient d'effectuer...

  • Le cortex préfrontal va transmettre les informations pour le ressenti (agréable/ désagréable), les fonctions intellectuelles supérieures et permettre la motivation de l'individu donc le comportement.

 

Le circuit de la récompense passe par certains nerfs périphériques qui vont activer l'aire tegmentale ventrale qui elle-même va innerver le noyau accubens, l'hippocampe (donc la mémoire), et le cortex préfrontal, à l'aide de la dopamine.

 

Par contre, la douleur utilise aussi le noyau accubens mais le message nociceptif passe par le noyau du raphé médian. Ce noyau va utiliser comme neurotransmetteur la sérotonine pour innerver le noyau accubens et stimuler l'inhibition de l'aire tegmentale ventrale. Le circuit de la récompense est donc inhibé. C'est ce qui explique que si vous donnez un bonbon à un enfant lors d'une piqûre, non seulement vous allez détourner son attention, mais aussi vous allez activer le circuit de la récompense au détriment de la douleur. Comme ces deux messages s'inhibent l'un l'autre, en privilégiant un vous allez inhibé plus fortement l'autre !

 

Les nerfs du goût peuvent activer le circuit de la récompense si vous donnez une gâterie à votre animal. Par contre, un aliment qu'il a associé à la maladie ou à un événement désagréable, va le rebuter comme peut vous dégoûter aujourd'hui la camomille que votre mère vous donnait quand vous étiez malade.

 

Lors d'un exercice, s'il est bien effectué et sans en abuser, donner à votre animal une petite gâterie va activer ce circuit de la récompense et induire une mémorisation de l'ensemble des éléments associés à la gâterie.

 

Pour la réitération de l'effort pour obtenir la récompense, c'est un mécanisme annexe qui s'effectue grâce à la potentialisation à long terme.

 

On peut voir le cerveau comme les petits ordinateurs de jeu d'échecs qui « apprennent ». L'ordinateur va établir des stratégies et en fonction de l'issue de la partie, il va privilégier certains déplacements jusqu'à obtenir une méthode imparable.

 

De même, le cerveau va privilégier certaines liaisons entre neurones de façon à obtenir en réponse à tel stimulus, tel comportement. C'est ce que l'on appelle la potentialisation à long terme. A ce moment-là on peut dire que le comportement est anatomiquement inscrit dans le cerveau.

 

La potentialisation à long terme s'effectue principalement grâce à un acide aminé (le glutamate) et à deux récepteurs-canaux :

  • NMDA : récepteur-canal liant le glutamate et permettant l'entrée de calcium. Cependant, le canal est bloqué par un ion magnésium, ce qui nécessite une dépolarisation du neurone pour le débloquer.

  • AMPA : récepteur-canal liant le glutamate et l'aspartate, le canal laisse passer le sodium.

 

Le glutamate, une fois libéré, va se lier aux deux récepteurs mais le NMDA est bloqué. Le récepteur AMPA fait entrer le sodium et donc dépolarise la paroi cellulaire. Cette dépolarisation détache l'ion magnésium de notre NMDA préféré et alors entre le calcium. Le calcium en se liant à la calmoduline induit une cascade de messagers secondaires et ainsi la production de NO synthase.

 

La NO synthase est une enzyme qui produit du monoxyde d'azote. Cette molécule peut traverser les membranes et elle ne va pas se gêner ! Le monoxyde d'azote va passer au niveau pré-synaptique (le neurone ayant libéré le glutamate), va activer la guanylate cyclase (production de GMP cyclique) et enfin stimuler la libération de glutamate. Et le cycle continue !

 

La potentialisation à long terme, c'est comme un cercle vicieux (ou vertueux selon les cas), chaque expérience va être comprise à travers ce prisme et va à son tour contribuer à la renforcer.

 

Cette capacité de renforcer la liaison entre deux neurones va permettre, au fur et à mesure que cette liaison sera sollicitée, d'avoir un comportement adapté à un stimulus sans réflexion réelle de la part de l'animal. C'est efficace, rapide, économique... mais peu évolutif puisque très difficile à remettre en question car les voies de circulation de l'information dans le cerveau « sont arrangées comme ça ».

 

Un animal traumatisé a donc besoin de beaucoup temps pour se remettre en question, pour limiter la surstimulation de cette voie comportementale et se refaire un autre comportement. Par la suite, dès qu'on approchera un tant soit peu de la situation traumatisante, même sur un détail qui peut paraître futile, le comportement se reproduira... et contribuera à réactiver le vieux réflexe. Chat échaudé craint l'eau froide !

 

Tout le principe du dressage et pire, du redressage, est d'obtenir les « bonnes » connexions pour nous, les humains. Une sorte de micro-chirurgie que seul l'animal peut effectuer, cela nécessite du temps, de la patience, de la pratique. Le redressage est pire car les connexions sont déjà faites, elles sont d'ailleurs faites dans son intérêt à lui, pas dans le nôtre, vulgaires humains !

 

C'est lui et lui seul qui doit changer, les autres ne sont qu'un appui, une aide. Si on le place de force devant sa peur, l'animal ne réfléchira pas : il identifiera et prendra le comportement qui lui a le plus réussi et finalement, si vous insistez, il va vous associer à sa peur.

 

François

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