Une Mémoire Artificielle Réussie A Été Créée

Nous apprenons de notre interaction personnelle avec le monde, et nos souvenirs de ces expériences aident à guider nos comportements. L’expérience et la mémoire sont inexorablement liées, ou du moins elles semblaient l’être avant un récent rapport sur la formation de souvenirs complètement artificiels. En utilisant des animaux de laboratoire, les chercheurs ont inversé une mémoire naturelle spécifique en cartographiant les circuits cérébraux sous-jacents à sa formation. Ils ont ensuite « entraîné » un autre animal en stimulant les cellules du cerveau dans le modèle de la mémoire naturelle. Cela a créé une mémoire artificielle qui a été conservée et rappelée d’une manière indiscernable d’une mémoire naturelle.

Les souvenirs sont essentiels au sentiment d’identité qui émerge du récit de l’expérience personnelle. Cette étude est remarquable car elle démontre qu’en manipulant des circuits spécifiques dans le cerveau, les souvenirs peuvent être séparés de ce récit et formés en l’absence totale d’expérience réelle. Les travaux montrent que les circuits cérébraux qui répondent normalement à des expériences spécifiques peuvent être stimulés artificiellement et reliés entre eux dans une mémoire artificielle. Cette mémoire peut être suscitée par les signaux sensoriels appropriés dans l’environnement réel. La recherche fournit une compréhension fondamentale de la façon dont les souvenirs se forment dans le cerveau et fait partie d’une science en plein essor de la manipulation de la mémoire qui comprend le transfert, l’amélioration prothétique et l’effacement de la mémoire. Ces efforts pourraient avoir un impact considérable sur un large éventail de personnes, des personnes aux prises avec des troubles de la mémoire aux souvenirs traumatisants, et ils ont également de vastes implications sociales et éthiques.

Dans la récente étude, la mémoire naturelle a été formée en entraînant des souris à associer une odeur spécifique (fleurs de cerisier) à un choc au pied, qu’elles ont appris à éviter en passant une chambre d’essai rectangulaire à une autre extrémité infusée d’une odeur différente (carvi). Le parfum de carvi provenait d’un produit chimique appelé carvone, tandis que le parfum de fleur de cerisier provenait d’un autre produit chimique, l’acétophénone. Les chercheurs ont découvert que l’acétophénone active un type spécifique de récepteur sur un type discret de cellule nerveuse sensorielle olfactive.

Ils se sont ensuite tournés vers une technique sophistiquée, l’optogénétique, pour activer ces cellules nerveuses olfactives. Avec l’optogénétique, les protéines sensibles à la lumière sont utilisées pour stimuler des neurones spécifiques en réponse à la lumière délivrée au cerveau par des fibres optiques implantées chirurgicalement. Dans leurs premières expériences, les chercheurs ont utilisé des animaux transgéniques qui ne fabriquaient que la protéine dans les nerfs olfactifs sensibles à l’acétophénone. En associant le choc électrique du pied à une stimulation lumineuse optogénétique des nerfs olfactifs sensibles à l’acétophénone, les chercheurs ont appris aux animaux à associer le choc à l’activité de ces nerfs sensoriels sensibles à l’acétophénone. En associant le choc électrique du pied à une stimulation lumineuse optogénétique des nerfs olfactifs sensibles à l’acétophénone, les chercheurs ont appris aux animaux à associer les deux. Lorsqu’ils ont ensuite testé les souris, ils ont évité l’odeur de fleur de cerisier.

Ces premières étapes ont montré que les animaux n’avaient pas besoin de ressentir réellement l’odeur pour se souvenir d’un lien entre cette odeur et un choc nocif du pied. Mais ce n’était pas une mémoire complètement artificielle, car le choc était encore bien réel. Afin de construire une mémoire entièrement artificielle, les scientifiques devaient stimuler le cerveau de manière à imiter également l’activité nerveuse causée par le choc du pied.

Des études antérieures avaient montré que des voies nerveuses spécifiques menant à une structure connue sous le nom de zone tegmentale ventrale (VTA) étaient importantes pour la nature aversive du choc du pied. Pour créer une mémoire vraiment artificielle, les chercheurs devaient stimuler la VTA de la même manière qu’ils stimulaient les nerfs sensoriels olfactifs, mais les animaux transgéniques ne fabriquaient que les protéines sensibles à la lumière dans ces nerfs. Afin d’utiliser la stimulation optogénétique, ils ont stimulé les nerfs olfactifs chez les mêmes souris génétiquement modifiées, et ils ont utilisé un virus pour placer également des protéines sensibles à la lumière dans la VTA. Ils ont stimulé les récepteurs olfactifs avec de la lumière pour simuler l’odeur des fleurs de cerisier, puis stimulé le VTA pour imiter le choc aversif du pied. Les animaux se sont rappelés la mémoire artificielle, répondant à une odeur qu’ils n’avaient jamais rencontrée en évitant un choc qu’ils n’avaient jamais reçu.

Pendant longtemps, la façon dont les souvenirs se forment dans le cerveau est un mystère — et quels changements physiques dans le cerveau accompagnent leur formation. Dans cette étude, la stimulation électrique de régions cérébrales spécifiques qui ont conduit à une nouvelle mémoire a également activé d’autres régions cérébrales connues pour être impliquées dans la formation de la mémoire, y compris une zone appelée amygdale basolatérale. Parce que les cellules nerveuses communiquent entre elles par des jonctions appelées synapses, on a supposé que les changements dans l’activité synaptique expliquent la formation de souvenirs. Chez les animaux simples, tels que l’Aplysie de la limace de mer, les souvenirs peuvent être transférés d’un individu à un autre en utilisant l’ARN extrait de celui qui les a expérimentés. L’ARN contient les codes des protéines fabriquées dans les nerfs de l’animal associés à la mémoire. Les souvenirs ont été partiellement transférés chez les rongeurs en utilisant des enregistrements de l’activité électrique du centre de mémoire d’un animal entraîné (l’hippocampe) pour stimuler des modèles similaires d’activité nerveuse chez un animal receveur. Ce processus est similaire au nouveau rapport décrit ici, en ce sens que la stimulation de l’activité électrique de circuits neuronaux spécifiques est utilisée pour susciter une mémoire. Dans le cas du transfert de mémoire, ce modèle provenait d’animaux entraînés, alors que dans l’étude d’optogénétique, le modèle d’activité électrique associé à la mémoire était construit de novo dans le cerveau de la souris. C’est le premier rapport d’une mémoire complètement artificielle, et cela aide à établir une compréhension fondamentale de la façon dont les souvenirs peuvent être manipulés.

La recherche sur la mémoire et les efforts pour la manipuler ont progressé à un rythme rapide. Une « prothèse de mémoire » conçue pour améliorer sa formation et son rappel par stimulation électrique du centre de mémoire dans le cerveau humain a été développée avec le soutien de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). En revanche, l’effacement de la mémoire à l’aide de ce qui a été surnommé le médicament Eternal Sunshine (peptide inhibiteur zêta, ou ZIP) — d’après Eternal Sunshine of the Spotless Mind, un film hollywoodien à thème mnémonique — est en cours de développement pour traiter les souvenirs de douleurs chroniques.

Il y a des motifs légitimes qui sous-tendent ces efforts. La mémoire a été appelée « le scribe de l’âme”, et elle est la source de son histoire personnelle. Certaines personnes peuvent chercher à récupérer des souvenirs perdus ou partiellement perdus. D’autres, comme ceux qui souffrent d’un trouble de stress post-traumatique ou d’une douleur chronique, pourraient chercher à se débarrasser des souvenirs traumatiques en essayant de les effacer.

Les méthodes utilisées ici pour créer des souvenirs artificiels ne seront pas utilisées chez l’homme de sitôt: aucun d’entre nous n’est transgénique comme les animaux utilisés dans l’expérience, et nous ne sommes pas non plus susceptibles d’accepter plusieurs câbles à fibres optiques implantés et des injections virales. Néanmoins, à mesure que les technologies et les stratégies évoluent, la possibilité de manipuler les souvenirs humains devient d’autant plus réelle. Et l’implication d’agences militaires telles que la DARPA rend invariablement suspectes les motivations derrière ces efforts. Y a-t-il des choses dont nous devons tous avoir peur ou que nous devons ou ne devons pas faire? Les possibilités dystopiques sont évidentes.

Créer des souvenirs artificiels nous rapproche de l’apprentissage de la forme des souvenirs et pourrait finalement nous aider à comprendre et à traiter des maladies terribles telles que la maladie d’Alzheimer.Les souvenirs, cependant, sont au cœur de notre humanité, et nous devons être vigilants à ce que toute manipulation soit abordée de manière éthique.

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