Les neurones dopaminergiques du mésencéphale peuvent conserver des souvenirs à court terme, selon une étude

Les neurones dopaminergiques du mésencéphale participent au stockage des souvenirs à court terme, une fonction que l’on pensait auparavant être exclusivement réalisée dans le cortex préfrontal, comme l’ont montré deux neuroscientifiques du RIKEN1. Les travaux sont publiés dans la revue eVie.

En salivant devant un donut au chocolat et en y mordant, vous libérez de la dopamine, une substance chimique qui stimule la récompense, dans votre mésencéphale. C’est l’une des raisons pour lesquelles il est si difficile de résister à un plat aussi riche en calories, même si vous savez qu’une salade serait un choix beaucoup plus sain.

La dopamine est bien connue pour être un élément clé du système de récompense du cerveau, et elle le fait chez des animaux aussi simples que les insectes. Mais on reconnaît de plus en plus que la dopamine joue un rôle dans les fonctions cognitives supérieures (par exemple, la mémoire à court terme et la prise de décision) des humains et d’autres mammifères.

Ce domaine fascine Shigeyoshi Fujisawa du Centre RIKEN pour les sciences du cerveau (CBS). « Les fonctions cognitives supérieures des humains sont l’un des domaines les plus mystérieux des neurosciences », explique-t-il. « En particulier, la manière dont les réseaux neuronaux soutiennent les fonctions cognitives supérieures est une question très intrigante. Je souhaite clarifier ces mécanismes. »

Il a été démontré que les neurones qui libèrent de la dopamine dans la région du mésencéphale connue sous le nom d’aire tegmentale ventrale sont impliqués dans la mémoire à court terme, mais on pense que leurs réponses sont trop lentes pour stocker les souvenirs à court terme.

Fujisawa et Vasileios Glykos, également du CBS, ont exploré cette question en étudiant des souris dans un labyrinthe.

« On ne savait pas encore ce que les neurones dopaminergiques du mésencéphale encodent pendant la mémoire de travail », explique Fujisawa. « C’est pourquoi nous souhaitions découvrir comment la dopamine est impliquée dans le codage de la mémoire pendant une tâche de mémoire de travail. »

Le couple a placé des souris dans un passage menant à une intersection en T avec les bras à gauche et à droite. Ils ont entraîné les souris à associer un signal visuel sur la gauche à une récompense dans le bras gauche, et vice versa. Comme le signal visuel était présenté à une certaine distance avant la branche, les souris devaient se fier à leur mémoire à court terme.

L’observation de la lumière émise par les neurones actifs dans l’aire tegmentale ventrale a révélé que les neurones dopaminergiques s’allumaient différemment selon que la récompense se trouvait dans le bras gauche ou droit. Cela indique que la dopamine dans le mésencéphale code effectivement certaines informations de la mémoire à court terme.

« Ce type de calcul neuronal est censé se produire dans le cortex préfrontal, mais nous avons découvert que le mésencéphale est également impliqué », explique Fujisawa.

Ces résultats pourraient avoir des implications pour la compréhension des troubles neurologiques dégénératifs comme la maladie de Parkinson. « Dans la maladie de Parkinson, les neurones dopaminergiques du mésencéphale meurent, ce qui entraîne des problèmes de mouvement », explique Fujisawa. « Mais cette maladie peut également affecter les fonctions cognitives supérieures, ce qui peut être lié à la mort des neurones dopaminergiques du mésencéphale. »