Mécanismes neuronaux de la mémoire épisodique humaine

La formation rapide de nouveaux souvenirs et le rappel d'anciens souvenirs pour éclairer les décisions sont essentiels à la cognition humaine, mais les mécanismes neuronaux sous-jacents restent mal compris. L'objectif à long terme de cette recherche est une compréhension au niveau du circuit de la mémoire humaine afin de permettre le développement de nouveaux traitements pour les effets dévastateurs des troubles de la mémoire. Les expériences de l'étude utilisent la rare opportunité d'enregistrer in vivo à partir de neurones humains uniques simultanément dans plusieurs zones cérébrales chez des patients sous traitement pour une épilepsie résistante aux médicaments. L'objectif global est de maintenir et d'étendre une équipe multi-institutionnelle (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), intégrée et multidisciplinaire. Ensemble, les chercheurs ont l'expertise et le volume de patients pour tester les prédictions clés sur le substrat neuronal de la mémoire humaine. L'étude utilisera une combinaison (i) d'enregistrements in vivo chez des humains éveillés évaluant la force de la mémoire par des cotes de confiance, (ii) une stimulation électrique focale pour tester la causalité et (iii) une analyse informatique et une modélisation.

Ces techniques seront appliquées pour étudier trois hypothèses globales sur les mécanismes de la mémoire épisodique. Premièrement, déterminer le rôle de l'activité neuronale persistante dans la traduction des mémoires de travail en mémoires déclaratives à long terme (Objectif 1). Deuxièmement, déterminer comment les souvenirs déclaratifs sont traduits en décisions (objectif 2). Troisièmement, étudier comment la segmentation des événements, la liaison temporelle et la réintégration au cours d'une expérience prolongée dans le temps facilitent la mémoire épisodique.

Les résultats attendus de ce travail sont une caractérisation sans précédent de la façon dont les souvenirs épisodiques sont formés, récupérés et utilisés pour les décisions, et de la façon dont les expériences prolongées dans le temps sont segmentées pour former des épisodes distincts mais liés. Ce travail est important car il va au-delà d'une "liste de pièces" de neurones et de zones cérébrales en testant des hypothèses basées sur des circuits en enregistrant simultanément des neurones uniques à partir de plusieurs zones frontales corticales et sous-corticales du lobe temporal chez les humains qui forment, déclarent et décrivent leurs souvenirs. . Le travail proposé est exceptionnellement innovant car il combine des enregistrements à un seul neurone dans de multiples domaines chez les humains, développe de nouvelles méthodes pour la localisation non invasive des électrodes implantées et la stimulation électrique et teste directement des prédictions théoriques de longue date sur le rôle de l'accumulation de preuves dans la mémoire. récupération.

Une deuxième innovation importante est l'équipe d'étude, qui combine le volume de patients et l'expertise de plusieurs grands centres pour utiliser au maximum les rares opportunités neurochirurgicales disponibles pour étudier directement le système nerveux humain. Cette approche innovante permet d'étudier les mécanismes au niveau des circuits de la mémoire humaine qui ne peuvent être étudiés de manière non invasive chez l'homme ni dans des modèles animaux. Cette combinaison multidisciplinaire intégrée de la physiologie, du comportement et de la modélisation d'un seul neurone humain in vivo contribuera de manière significative à la compréhension des circuits et des modèles d'activité neuronale qui donnent naissance à la mémoire humaine, qui est un objectif central des neurosciences humaines dans général et l'initiative BRAIN en particulier.