MÉMOIRE SPATIALE : Et si l'environnement change, que fait notre GPS cérébral ?

Comment nos cartes cognitives s'adaptent-elles à des environnements qui évoluent ?

On connait mieux la zone du cerveau qui crée les cartes mentales de notre environnement, appelée aussi « GPS cérébral » et on sait aujourd’hui qu’elle joue un rôle beaucoup plus large dans la mémoire et l'apprentissage que ce que l'on pensait auparavant. On connait également les « grid cells », des cellules nerveuses « de la grille », qui génèrent un système de coordonnées qui permet au cerveau de conserver une trace et de fournir une aide à la navigation, comparable à un GPS intégré. Ainsi, notre capacité à naviguer dans notre environnement et à en garder des souvenirs épisodiques repose sur une carte cognitive précise, qui réside dans l'hippocampe du cerveau. Cette étude, publiée dans la revue Science, explore comment nos cartes cognitives s'adaptent à des environnements qui évoluent et comment différents types de neurones se connectent pour former ou réactualiser ces cartes.

Grid et place cells : il y a les cellules « de la place » ou « place cells » associées spécifiquement à un endroit ou une position en particulier et les « grid cell » qui permettent de se positionner. En enregistrant l’activité d’une zone de l'hippocampe, le cortex entorhinal médial, chez des rats qui vont chercher de la nourriture dans des environnements ayant des formes et des limites différentes, les chercheurs constatent que les grid cells plus proches des limites du territoire se déplacent plus que les grid cells du centre. Ainsi, l’évolution ou la réactualisation de la grille ne s’effectue pas de manière homogène.

Une déformation non homogène des cellules spatiales en cas de changement de limites : pour le chercheur principal, le Dr Julija Krupic, professeur à l'Université de Cambridge, cette perte de symétrie pourrait signifier que les grid cells n’apportent pas une métrique spatiale à la carte mentale. Car sinon, ces cellules se déplaceraient toutes dans des proportions identiques. Ensuite, les scientifiques montrent que malgré cette déformation non homogène, en cas de changement de limites, le cerveau reste capable d’exploiter ces données de navigation « déformées ».

Quelle relation entre grid et place cells en cas de modification de l’environnement ? Pour mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent les interactions entre les grid cells du centre ou des « bordures », les chercheurs ont enregistré des place cells dans une région de l'hippocampe du cerveau appelée CA1, car il a été documenté que l’activité de ces place cells dépend de l'interaction de plusieurs grid cells. Cependant, dans cette étude, ils constatent que, si les place cells subissent également un changement avec un déplacement des limites ou bordures du territoire, ce décalage n'est pas corrélé avec celui des grid cells. Cela suggère donc un mécanisme plus complexe, certaines place cells interagissant avec les grid cells, d'autres pas. La relation plus complexe entre ces cellules frontières reste donc un mystère.

« Nous avons encore beaucoup à apprendre sur la façon dont ces cellules spatiales représentent notre environnement et interagissent pour former et réactualiser nos cartes cognitives ».