#trendsincognitivesciences #mémoire #neurones A la recherche de la base neuronale de la mémoire

Les mouvements oculaires en tant qu'indicateurs en temps réel du traitement de la mémoire et de l'activité neurophysiologique. (A) Au cours d'un essai d'étude, un individu fait une séquence de saccades (flèches rouges) pour se fixer (cercles rouges) sur le contenu d'une scène visuelle. Dans cet exemple conceptuel, lorsqu'un participant regarde la succulente blanche (fixation 3), la récupération du contenu précédemment visionné (le latte, fixation 2) amène le regard à revenir à l'emplacement  précédemment visionné (fixation 4). Ce mouvement oculaire fournit donc un marqueur très précis du moment où la récupération a eu lieu au cours de l'essai d'étude, et cette précision temporelle peut être utilisée pour identifier un événement neurophysiologique rapide correspondant [une ondulation d'onde pointue (SWR), montrée dans le tracé inférieur]. (B) Au cours d'un essai, la mémoire guide l'exploration visuelle pour reconnaître la scène. Les deux premières fixations sont rétablies dans le même ordre que lors de l'épisode d'étude rappelé de mémoire. La visualisation de contenus inexplorés auparavant (fixations 3 et 4) permet l'intégration de nouveaux contenus en mémoire pour la scène, reflétant ainsi l'encodage lors de l'essai de test. La précision temporelle de ces mouvements oculaires permet d'identifier l'activité neurophysiologique correspondante (un épisode d'oscillations thêta, représenté sur le tracé inférieur).  

 

Les neuroscientifiques de la mémoire mesurent souvent l'activité neuronale lors d'essais de tâches conçus pour recruter des processus de mémoire spécifiques. Le comportement est défendu comme crucial pour déchiffrer les liens cerveau-mémoire, mais il est appauvri dans les expériences typiques qui reposent sur des jugements sommaires. Nous critiquons cette approche comme étant aveugle aux multiples processus cognitifs, neuronaux et comportementaux qui se produisent rapidement au cours d'un essai pour soutenir la mémoire. Au lieu de cela, les comportements résolus dans le temps tels que les mouvements oculaires se produisent à la vitesse de la cognition et de l'activité neuronale. Nous soulignons les succès obtenus en utilisant le suivi des mouvements oculaires à l’aide l'électrophysiologie in vivo pour lier les oscillations hippocampiques rapides aux processus d'encodage et de récupération qui interagissent sur des centaines de millisecondes. Cette approche améliorera la recherche sur la base neuronale de la mémoire, car elle identifie des moments discrets de correspondance cerveau-comportement-cognition. James E. Kragel et Joel L. Voss, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 23 novembre 2021

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Préparation post : NZ

#trendsincognitivesciences #vieillissement #cognition #perceptionvisuelle La Manière dont les Adultes les plus Âgés se Remémorent le Monde Dépend de la Façon dont ils le Perçoivent

Les tracés ovales présents sur cette illustration montrent quelles portions des situations relatives des pièces situées sur un jeu d’échec les maîtres aux échecs sont en mesure de reproduire correctement grâce à leur vision périphérique. Les lignes montrent le cheminement de la fixation fovéale pendant 5 secondes lorsque la tâche est de mémoriser la situation aussi correctement que possible. (…).

Source iconographique et légendaire: https://en.wikipedia.org/wiki/Peripheral_vision

Nota Bene: Le vieillissement entraîne également une perte normale de la vision périphérique, car la taille de notre champ visuel diminue d’environ un à trois degrés par décennie. (…). A 70-80 ans, on peut avoir une perte de champ visuel de 20 à 30 degrés. ( Source : www.allaboutvision.com ) 

Les changements liés à l’âge dans l’exploration visuelle et la mémoire ont typiquement été étudiés indépendamment les uns des autres. Cependant, de récentes données suggèrent que les processus mnémoniques à la fois affectent et sont affectés par les mouvements oculaires (EMs). Ainsi, en reliant les déficits de mémoire relevés chez les adultes les plus âgés à des schémas d’exploration spécifiques à un âge donné, nous pouvons apporter des améliorations aux modèles de vieillissement cognitif existants. Jordana S. Wynn, Tarek Amer, Daniel L. Schacter, et al, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 28 août 2020

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

#trendsincognitivesciences #mémorabilité #image Compréhension de la mémorabilité de l’image

(A) Tâche de mémorisation de reconnaissance visuelle utilisée pour calculer les scores de mémorabilité de l’image. À chaque essai, les sujets évaluent les images ; elles leurs paraissent soit nouvelles, soit familières. Les scores de mémorabilité sont calculés sur la base des performances moyennes du sujets pour les images familières, corrigés pour des fausses alarmes. (B) Distribution des scores de mémorabilité pour la base de données LaMem, environ 60 000 images extraites de diverses sources. 

Pourquoi certaines images sont-elles plus faciles à mémoriser que d’autres ? Ici, nous passons en revue les récents développements de notre compréhension de la « mémorabilité » de l’image, à savoir les caractéristiques comportementales, corrélats neuronaux, et principes d’optimisation qui en sont à l’origine. 

Nous mettons l’accent sur les travaux, résultant de l'exploitation de vastes ensembles de données pour en extraire des scores de mémorabilité calculés pour chaque image prise individuellement. Ces études démontrent que la cartographie du contenu de l’image jusqu’à sa mémorabilité est non seulement prédictible, elle est aussi non-intuitive et multiforme. Ce travail a aussi conduit à de nouvelles perspectives s’agissant de corrélats neuronaux existants, propres à la mémorabilité de l’image, dévoilés par la découverte d’un type de variation d’ampleur d’une réponse émergeant dans les aires visuelles de haut niveau de même qu’aux stades élevés des réseaux neuronaux profonds dédiés à la catégorisation des objets. Nicole C. Rust, Vahid Mehrpour, et al, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 5 mai 2020

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#trendsincognitivesciences #pupille #dilatation #systèmesneuronaux Dimension de la Pupille et Contrôle des Substrats Neuronaux de la Cognition

Voies de Signalisation qui Contrôlent la Constriction (A) et la Dilatation (B) de la Pupille

Les flèches grises indiquent les connections traversant les hémisphères au niveau du tronc cérébral. Les flèches bleues indiquent l’activité du locus coeruleus (LC) dirigée vers le tronc cérébral et le cortex. C8, T1, et T2 se réfèrent aux segments de la colonne intermediolatérale de cellules (moëlle épinière). Abréviations : ACh, acétylcholine ; CG, ganglion ciliaire ; EWN, noyau d’Edinger-Westphal (mésencéphale) ; HYP, hypothalamus ; III, nerf oculomoteur III ; IML, cellules de la colonne intermediolatérale ; MCN, noyau cunéiforme mésencéphalique ; NE, noradrénaline ; PO, noyau prétectal olivaire (mésencéphale) ; RGN, neurone ganglionnaire rétinien ; SCG, ganglion orthosympathique cervical supérieur.

Le contrôle cognitif des modulations de la pupille reflète certaines fonctions cérébrales sous-jacentes. Que cela peut-il révéler, pour nous ? Ici, nous passons en revue les découvertes qui ont identifié les rôles clé de trois systèmes neuronaux : modulation corticale du noyau prétectal olivaire (OPN), qui contrôle le réponse pupillaire à la lumière ; celle du colliculus supérieur (SC), qui contrôle les réponses orientatrices, changements pupillaires répondant aux principaux stimuli inclus; ainsi que celle du système neuromodulateur locus coeruleus (LC)-noradrénaline (NA), qui joue un rôle médiateur entre excitation liée à a pupille et cognition. Nous discutons comment ces résultats peuvent alimenter l’interprétation des mesures pupillaires en termes d’activation de ces systèmes neuraux. Nous soulignons également les restrictions, les questions ouvertes, et les principales orientations à donner à de futures recherches visant à améliorer les interprétations relatives aux dynamiques neurales sous-jacentes présentes dans toutes les zones du cerveau. Siddhartha Joshi, Joshua I. Gold, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 21 avril 2020

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#trendsinendocrinologyandmetabolism #hippocampe #neurogénèse #ghréline Neurogénèse de l’Hippocampe sous contrôle de la Ghréline : Implication dans la Santé et dans la Maladie

CELLULE DE L'ESTOMAC X/A
1. Transcription du gène GHRL
2. Traduction de la préproghréline
3. Clivage et acylation
4. Maturation par processus protéolytique

Résumé de la Production de Ghréline par l’Estomac

(1) Le gène de la ghréline (GHRL) est transcrit en ARNm préproghréline. (2) L’ARN préproghréline est traduit en un peptide de 117 acides aminés (aa) dans le réticulum endoplasmique rugueux (rER). (3) Le peptide préproghréline est clivé en proghréline dans le ER est une éventuelle acylation par la ghréline-O-acyl transférase (GOAT). (4) La prohormone convertase (PC1/3) assure le processus de la proghréline en ghréline mature, peptide de 28 acides aminés. (5) La ghréline acylée ou non-acylée est alors sécrétée dans la circulation. Abréviation : SP, peptide signal.

Il existe une étroite relation entre cognition et statut nutritionnel ; cependant, les mécanismes qui sous-tendent cette relation restent à élucider. Une hormone de l’estomac, la ghréline, qui est relâchée lors des états de restriction en nutriments, fournit un lien entre l’état énergétique et la fonction adaptative du cerveau. Le maintien de tels systèmes d’homéostasie est essentiel à un organisme pour prospérer et survivre ; il existe des preuves, toujours plus nombreuses, selon lesquelles la ghréline représente un élément clé dans la stimulation de la neurogénèse de l’hippocampe et la mémoire chez les adultes. Une neurogénèse aberrante est liée à un déclin cognitif du fait du vieillissement et de la neurodégénérescence. Ainsi, l’identification de facteurs métaboliques endogènes soumettant à régulation la formation des neurones chez les nouveaux-nés est une étape cardinale à franchir dans la compréhension du lien existant entre statut nutritionnel et fonction du système nerveux central (CNS). Ici, nous passons en revue les développements actuels dans notre connaissance du rôle de la ghréline dans la régulation de la neurogénèse et les mécanismes de la mémoire. Luke Buntwal, et al, dans Trends in Endocrinology & Metabolism, publication en ligne en avant-première, 21 août 2019

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#trendsincognitivesciences #cognition #cortexpréfrontal #dopamine Dopamine et Contrôle Cognitif du Cortex Préfrontal

Modulation du Contrôle Exécutif au niveau du Cortex Préfrontal (PFC). (A). Le PFC (en rouge) reçoit un signal entrant provenant des zones sensorielles supérieures et des zones sous-corticales (en orange), comprenant notamment les signaux neuromodulateurs provenant des fibres dopaminergiques du mésencéphale (en vert ; haut de la figure), et projette vers plusieurs zones corticales et sous-corticales (en violet ; bas de la figure). (…). (B). Cadre conceptuel des fonctions exécutives hébergées dans le PFC. Les informations sensorielles pertinentes sur le plan comportemental et sur le plan de l’information contextuelle (en orange) sont hébergées dans le PFC (boîte rouge), activant les populations de neurones du PFC (cercles) ; maintenant l’information pertinente dans la mémoire de travail ; et relayant les signaux choisis vers les zones cibles situées en aval, d’où partent des commandes motrices (en violet). Ce modèle conceptualise la manière dont différentes données contextuelles peuvent biaiser la sélection d’associations entre stimuli et réponses dans un but donné. Nous rendons compte dans la présente revue de littérature*  de la manière dont la dopamine préfrontale (vert) permet l’exécution réussie des toutes les trois computations. Abréviations : as, sillon arqué ; ps, sillon principal

*voir le texte intégral de cet article sur Science Direct – note de l’auteur du présent post de blog

Le contrôle cognitif, cette capacité d’orchestrer les comportements en fonction de nos buts, dépend du cortex préfrontal. Ces fonctions cognitives sont fortement influencées par la dopamine, dans son rôle neuromodulateur. Nous faisons ici le compte rendu des récents éclairages explorant l’influence de la dopamine sur les propriétés réactionnelles siégeant au niveau du cortex préfrontal (PFC) pour ce qui est des comportements associés chez les primates. Cette revue de littérature suggère que les trois rôles computationnels majeurs de la dopamine dans le contrôle cognitif : (i) canalisation des signaux sensoriels entrants, (ii) maintien et manipulation des contenus de la mémoire de travail, (iii) relai des commandes motrices. Pour chacun de ces rôles, nous proposons un microcircuit neuronal basé sur mécanismes d’action connus de la dopamine dans le PFC, que corroborent les modèles de réseau computationnel. Cette approche conceptuelle explique l’une des composantes des rôles variés de la dopamine dans le contrôle exécutif préfrontal.  Torben Ott et Andreas Nieder, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 31 janvier 2019

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#trendsincognitivesciences #cognition #suralimentation #obésité #évolution Perspective Évolutive sur Les Mécanismes d’Altération des Fonctions Cognitives en cas de Suralimentation

Mécanismes Cellulaires et Moléculaires par lesquels la Prise Alimentaire Impacte la Neuroplasticité et la Cognition. 

(A)  Réponses adaptatives des réseaux neuronaux face à une déprivation intermittente de nourriture ou face au jeûne. 

Des périodes étendues sans prise de nourriture ou avec très faible prise de nourriture déclenchent un changement de l’état métabolique ; à savoir le passage de l’utilisation du glucose dérivé du glycogène hépatique à celle des acides gras et corps cétoniques dérivés des cellules adipeuses (BHB, ß-hydroxybutyrate ; AcAc, acétoacétate) à partir desquelles ils sont générés. Outre leur utilisation comme source d’acétyl CoA pour la production d’ATP mitochondrial, les corps cétoniques peuvent activer les voies de signalisation impliquées dans la plasticité synaptique et la résistance cellulaire au stress, comprenant notamment celles impliquées dans la transcription de protéines se fixant au CRE dites séquences CRE (cAMP Responsive Elements) et le facteur nucléaire kappa B (NF-ĸB), ainsi que les facteurs neurotrophiques, comme les facteurs neurotrophiques dérivés du cerveau (BDNF). L’augmentation d’activité des réseaux neuronaux impliqués dans le traitement cognitif au cours de la recherche de nourriture (orientation dans l’espace, prise de décision, etc) implique des voies de signalisation adaptatives qui soutiennent la fonction mitochondriale et soumettent les facteurs neurotrophiques, le tonus GABAergique, les défenses antioxydantes, la réparation de l’ADN, tout en supprimant l’inflammation. Ces réponses adaptatives stimulent la plasticité synaptique, la neurogénèse et la résistance cellulaire au stress, qui, à leur tour, augmentent la cognition et la résistance du cerveau aux lésions et aux maladies. 

(B) La prise alimentaire excessive comme cela survient chez les animaux de laboratoires nourris ad libitum et chez la plupart des humains dans les pays modernes, altère la neuroplasticité. La consommation de nourriture au cours de la période d’éveil résulte en un changement métabolique faible ou nul, causant ce faisant une résistance à l’insuline et un engagement très réduit de l’activité neuronale impliquée dans l’orientation et la prise de décision dans des situations critiques. Par conséquent, les voies de signalisation favorisant la neuroplasticité et la résilience sont désengagées, avec pour résultat des capacités cognitives suboptimales et une vulnérabilité du cerveau au stress et aux troubles neurodégénératifs. Des études menées sur des modèles animaux de laboratoire ont montré que des régimes alimentaires riches et le diabète accélèrent le déclin cognitif et les déficits moteurs cérébraux dans la maladie d’Alzheimer (AD) et la maladie de Parkinson (PD) respectivement. Des apports énergétiques excessifs accélèrent l’accumulation sous-jacente de peptide ß-amyloïde (Aß) et de protéine Tau (pTau) dans le cerveau en dans la AD et de α-synucléine dans la PD. Abréviations : NRF2, facteur de régulation nucléaire 2 ; PGC-1α, cofacteur 1α du récepteur ɣ activé par les proliférateurs de péroxysomes.   

Les structures du cerveau et les réseaux neuronaux contrôlant l'orientation dans l'espace, la prise de décision, la socialité, et la créativité ont évolué, en partie, afin de satisfaire les besoins en nourriture. Ici sont discutées les évidences suggérant que la raison poussant à la surconsommation de nourriture riche en énergie impacte les fonctions cognitives réside dans le fait que les voies de signalisation ayant évolué de manière à donner une réponse adaptative au manque de nourriture, sont relativement désengagées dans le contexte d’une disponibilité en aliments continue. L’obésité altère les fonctions cognitives et augmente le risque de troubles psychiatriques et de démences. De plus, à la fois l’obésité maternelle et paternelle prédispose la progéniture à présenter une détérioration des fonctions cognitives au cours de leur développement, du fait de mécanismes moléculaires épigénétiques. Les voies de signalisation neuronales, qui ont évolué dans le sens d’un renforcement des fonctions cognitives dans des contextes d’insécurité alimentaire, peuvent être stimulées par la pratique par intermittence du jeûne et de l’exercice. Mark P. Mattson, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première 19 janvier 2019

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#trendsincognitivesciences #congitionsociale #mémoire #interactivité Cognition Sociale 2.0 : Compte Rendu des Systèmes de Mémoire Interactifs

Les neurosciences cognitives révèlent des formes multiples d’apprentissage et de mémorisation, associées à des substrats neuraux distincts. Un échantillon de ces systèmes sont illustrés ici, mémoire épisodique, mémoire associative sémantique (c’est-à-dire amorçage de la conceptualisation), l’apprentissage instrumental (mû par un but précis), thérapie Pavlovienne par l’aversion, manies, et leurs substrats neuraux (regroupés par couleur). Ces systèmes de mémoire peuvent opérer de concert, contrôlés par des paramètres et fonctions opératoires à la fois distincts et complémentaires, et sont exprimés par le truchement de différents supports de réponses (parmi ceux qui sont présentés ici, par exemple). Ce modèle suggère que nous apprenons à propos de nos semblables via des systèmes multiples, à l’aide d’un codage de l’information sous forme de représentations multiples, souvent simultanées, et que ces systèmes possèdent des influences complémentaires sur les jugements, les décisions et les actions.    

Au cours des 40 dernières années, la recherche sur la manière dont les impressions et les attitudes sont générées s’est reposée sur les thérories impliquant un processus double qui représentent le savoir d’un réseau associatif unique. Bien que de tels modèles expriment les effets d’amorçage et quelques réponses implicites, ils sont généralement silencieux quant aux autres formes d’apprentissage et sur l’interface entre la cognition sociale et la perception en lien avec l’action. Simultanément, les avancées dans le domaine des neurosciences cognitives révèlent de multiples formes d’interaction dans le domaine du langage et de la mémoire (par exemple la mémoire sémantique associative, le conditionnement pavlovien, et les apprentissages instrumentaux), avec les modèles détaillés de leurs modes opératoires, les bases neurales, et les connections avec les systèmes de perceptifs et comportementaux. Cette perspective de système de mémoire offre un modèle plausible de cognition sociale et d’attitudes qui, sur le plan neurologique, je l’affirme fermement, fournit un tableau constructif et utile du comportement social humain.  David M. Amodio, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 19 novembre 2018

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#trendsincognitivesciences #perceptioncognitive #justice #équité Passion pour la justice : Neuroscience Sociale Émergente

Zones du cerveau spécifiques (en couleurs vives) impliquées dans la prise de décision (...).

Les êtres humains sont, dès leur plus tendre enfance, très sensibles aux questions de justice et d’équité, s’agissant de leur vie propre ou de celle des autres. La plupart des gens expriment à la fois une forte motivation dans l’exercice même de la justice condamnent l’injustice ? D’où vient ce désir de justice ? Ici, nous intégrons les découvertes dans les domaines de l’évolution, du développement, de la psychologie, de l’économie comportementale, ainsi que de la neuroscience sociale pour souligner les forces motrices potentielles de la passion pour la justice. Nous soutenons que cette passion pour la justice naît de la combinaison de l’heuristique cognitive et de délibération rapides (opérations mentales rapides), chacun de ces mécanismes utilisant des zones distinctes de circuits neuraux interactifs. Ce cadre est utile pour expliquer à la fois les symétries et les asymétries des réponses aux expériences d’injustice vécues ou observées ; il pourrait contribuer à l’explication de la variété des réponses des personnes face à l’injustice. Jean Decety, Keith J. Yoder, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant-première, 16 novembre 2016

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

Développement des capacités de transformation mentale

Pour comprendre la relation entre image matérielle et image mentale, il faut introduire deux autres éléments: l'objet réel et sa perception. Cela nous permet de comprendre qu'à partir de notre perception de l'objet réel, nous construisons une image matérielle qui sera ensuite transformée en image mentale.
Source iconographique et légendaire: https://www.blogger.com/blogger.g?blogID=6401048036336005485#editor/target=post;postID=3932537496777885316

Les représentations mentales et la transformation de l’information spatiale sont souvent examinées à l’aide des tâches de rotation mentale, ce qui requière une prise de décision quant à savoir si une image ayant subi une rotation est la même que celle de la version miroir d’une image redressée. Des recherches récentes effectuées avec de jeunes enfants montrent une discrimination précoce des objets de leur version en image miroir. Cependant, même à l’âge de 4 ans, beaucoup d’enfants montrent des performances où la part du hasard participant du résultat final est proche de ceux obtenus par des méthodes standard. Toutefois, on observe des écarts statistiques dans d’autres domaines cognitifs, comme la notion de perspective (futur), la théorie de la pensée, et la physique intuitive. Ces résultats paradoxaux soulèvent des questions sur comment la performance est liée à la compétence et sur la manière de conceptualiser le changement mental. Il pourrait se trouver là un mécanisme commun sous-jacent : le développement d’une capacité à imaginer et à transformer mentalement le contenu de cet imaginaire de façon prospective. Andrea Frick, Wenke Möring, et Nora S. Newcombe, dans Trends in Cognitive Sciences, publication en ligne en avant – première, 24 juin 2014    

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ