Apprendre et oublier : nouvelles perspectives sur le cerveau

Le cerveau est le plus extraordinaire de nos organes et bien qu’on soit loin d’en avoir percé tous les mystères, quelques-uns d’entre eux nous ont été révélés au cours des dernières années. C’est que les outils et approches qui nous permettent de l’explorer ont fait des pas de géant. Voici quelques approches et découvertes récentes qui devraient vous intéresser et vous étonner!

La connectivité cérébrale révélée par l’eau

Depuis les années 1970, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’outil privilégié pour visualiser l’activité cérébrale, autrement dit, pour observer en temps réel le cerveau « qui réfléchit ». Or c’est en utilisant un type d’IRM appelé « IRM de diffusion » que le Français Denis Le Bihan a développé dans les années 1990-2000 un programme d’analyse d’images permettant de cartographier la connectivité du cerveau. Cette méthode a de particulier de calculer les micromouvements des molécules d’eau présentes dans les fibres nerveuses du cerveau, la diffusion de l’eau étant plus lente lorsqu’elle se fait perpendiculairement à la direction des fibres nerveuses. Rappelons que ces fibres nerveuses, aussi appelées axones, forment la substance blanche du cerveau qui relie différentes aires de la matière grise, et que le cerveau est constitué à près de 80 % d’eau! Le programme d’analyse d’images de Le Bihan reconstitue en trois dimensions le trajet des axones à partir des images qu’il fait de ceux-ci dans plusieurs directions. À l’heure actuelle, il s’agit du seul moyen existant pour visualiser l’arrangement spatial des fibres nerveuses cérébrales ainsi que l’ensemble des connexions entre les différentes régions du cerveau humain.

Cette application de l’IRM de diffusion qui a révolutionné la prise en charge des accidents vasculaires cérébraux (AVC) est aussi devenue incontournable pour mieux comprendre les pathologies neurologiques comme psychiatriques qui affectent la substance blanche : maladie d’Alzheimer, sclérose en plaques, épilepsie, schizophrénie, troubles bipolaires, dépression, etc. Récemment, ce type d’IRM a été utilisé dans deux études portant sur la façon dont l’apprentissage se manifeste dans le cerveau. La première de ces deux études, qui a paru en 2018, a révélé que, contrairement à ce qu’on croyait, un nouvel apprentissage peut laisser sa trace très rapidement dans le cortex, soit après aussi peu qu’une heure. La seconde étude, publiée en 2019, a pour sa part permis de constater un changement dans la diffusion des molécules de l’eau — donc du contact (synapses) entre les neurones — dans une région précise de l’hippocampe à la suite d’un apprentissage.

L’oubli comme vous ne l’avez jamais pensé

On le traite souvent comme une dysfonction de notre mémoire, et pourtant, l’oubli est un mécanisme ô combien essentiel à son bon fonctionnement! Dans un récent article intitulé « Pourquoi l’oubli peut rendre votre esprit plus efficace », le blogueur scientifique Tom Siegfried nous invite, en exposant les dernières découvertes sur le sujet, à voir l’oubli sous un angle nouveau. Précisant qu’il pourrait s’agir de « la stratégie de première ligne du cerveau dans le traitement de l’information reçue », le blogueur explique que, selon certains chercheurs, celui-ci serait essentiel puisque « le but biologique de l’appareil de mémoire du cerveau [ne serait] pas de préserver l’information, mais plutôt de l’aider à prendre de bonnes décisions ».

Il n’est bien entendu pas ici question de pathologies de la mémoire, mais de l’oubli normal et continuel qui surviendrait dans tout cerveau sain. Cet oubli ne serait donc pas synonyme d’échec, pas plus qu’il ne serait accidentel ou qu’il ne résulterait d’un tri fait consciemment de nos souvenirs. Des données indiquent que ce processus serait mis en branle par des mécanismes cellulaires et moléculaires, et qu’il serait par conséquent involontaire et quotidien. Contrairement à ce qu’on a longtemps cru, l’oubli « normal » ne résulterait pas d’un effacement graduel des données enregistrées par notre cerveau.

Revenons à cette fonction de la mémoire qui consiste à nous aider à prendre à tout moment les meilleures décisions. Puisque notre cerveau doit traiter chaque jour une quantité monstre d’informations, il semble logique qu’il soit doté d’un système de gestion de l’information performant qui comprend des méthodes d’élimination des souvenirs inutilisés (Davis et Zhong, 2017). Imaginez-vous, comme le propose Siegfried, que vous vous faites mordre par un chien dans un parc. Pourquoi serait-il préférable que votre cerveau ne retienne d’un tel événement que les éléments essentiels plutôt que la constellation de détails qu’il a captés? Parce que s’il fallait que les menus détails aient priorité sur la « vue d’ensemble », vous seriez moins apte à appliquer ultérieurement dans une situation semblable — mais non identique — les leçons tirées de ce malheureux événement. Autrement dit, en vous retrouvant face à d’autres chiens, dans un autre lieu, vous seriez moins habile à prendre de bonnes décisions pour éviter de vous faire mordre à nouveau. Dans cette optique, l’oubli apparaît comme un avantage adaptatif vital à long terme : il nous aide à faire preuve de bon jugement dans cet environnement en constant changement qui est le nôtre.

Cette faculté d’épurer nos souvenirs pourrait donc être aussi capitale que celle de retenir l’information importante. Certains chercheurs croient d’ailleurs que des défaillances dans les mécanismes de ce processus de l’oubli pourraient être impliquées dans divers troubles tels le stress post-traumatique, la schizophrénie ou l’autisme. Si ces hypothèses se confirment, on pourrait voir se développer des médicaments pour améliorer notre capacité à retenir les informations importantes, mais aussi pour aider notre boîte à poux à éliminer celles qui le sont moins!

L’intrigant « effet porte »

Entrer dans une pièce et ne plus se souvenir de ce qu’on comptait y faire… Vous avez sans doute déjà vécu ce phénomène que les scientifiques ont nommé l’« effet porte » (doorway effect). Parce que, oui, des chercheurs ont tenté d’élucider ces petites amnésies aussi intrigantes que répandues, et y ont trouvé une explication!

Soulignons d’abord que l’on connaissait déjà le caractère contextuel des systèmes impliqués dans la mémoire : lorsque celle-ci « enregistre » une nouvelle information, elle tient compte du contexte et de l’état émotionnel dans lequel on se trouve. L’exemple classique : vous vous souvenez sans doute du lieu où vous étiez le 11 septembre 2001. On savait donc que cet effet de contexte entrait en jeu dans notre processus de mémorisation, qui fait qu’en se retrouvant dans un contexte différent de celui où une information « X » a été enregistrée on puisse éprouver de la difficulté à la récupérer.

Une équipe de l’Université de Notre–Dame d’Indianapolis a toutefois démontré en 2011 que l’« effet porte » allait au-delà de l’effet contextuel. Dans le cadre son expérience, elle a soumis ses participants à des exercices similaires dans trois environnements ayant un chacun un degré d’immersion différent : les deux premiers utilisant la réalité virtuelle (le premier moins immersif que le second) et le dernier se déroulant en contexte réel, soit totalement immersif. Chaque participant devait choisir des objets et les placer dans une boîte (donc temporairement hors de leur vue) soit dans la pièce d’origine soit en changeant de pièce, mais toujours sur un parcours d’une même distance. Il s’est avéré que les participants étaient deux ou trois fois plus susceptibles d’oublier le contenu de la boîte après être passés d’une pièce à une autre, et ce, même lorsqu’ils étaient de retour dans la pièce d’origine. Que peut-on en déduire? Que c’est le passage dans une autre pièce, et non le fait de se trouver ou non dans la pièce d’origine, qui est ressorti comme l’élément ayant affecté le souvenir.

Cette expérience semble indiquer que le cerveau doit mémoriser beaucoup plus d’informations lorsqu’il pénètre dans un nouvel environnement. En tenant compte du fait que certains types de mémoires — notamment notre mémoire de travail — soient faits pour retenir les informations les plus pertinentes à court terme et se départir des autres, les chercheurs de Notre-Dame ont suggéré ceci : le fait d’entrer dans un nouvel environnement serait perçu par le cerveau comme le signal qu’il est temps de se délester des souvenirs enregistrés dans la pièce précédente. Vu sous cet angle, l’« effet porte » représenterait un avantage adaptatif de notre mémoire de travail. La prochaine fois que vous perdrez le fil de vos idées en changeant de pièce, vous pourrez donc vous sentir rassuré!