![\"\"](\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/wp-content\/uploads\/Luke-petite.jpg\" "\\"Luke")
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Quelle est la trace mat\u00e9rielle de nos souvenirs<\/span><\/a><\/span> dans notre cerveau ? Voil\u00e0 une question qui a fait couler beaucoup d\u2019encre. La r\u00e9ponse d\u00e9pend du niveau d\u2019organisation que l\u2019on consid\u00e8re. Par exemple, nos connexions nerveuses (ou synapses<\/a>) sont extr\u00eamement plastiques et dynamiques, il n\u2019y a plus de doute l\u00e0-dessus. Les travaux de Cirelli et Tononi sur le sommeil<\/span><\/a><\/span><\/strong> ont par exemple montr\u00e9 que durant la journ\u00e9e, nos diverses interactions avec le monde font augmenter non seulement le nombre de r\u00e9cepteurs au glutamate dans les synapses excitatrices du cortex, mais que la surface m\u00eame du bout de l\u2019axone et de l\u2019\u00e9pine dendritique qui se font face (mais sans se toucher) augmenterait d\u2019environ 20%. Et l\u2019inverse se produirait durant la nuit, c\u2019est-\u00e0-dire une diminution d\u2019environ 20% de la surface synaptique chez pratiquement toutes nos synapses (sauf peut-\u00eatre celles des souvenirs marquants de la journ\u00e9e qui, elles, ne diminueraient pas, mais ce n\u2019est pas le sujet d\u2019aujourd\u2019hui\u2026 plut\u00f4t celui d’un \u00e9pisode r\u00e9cent de Sur les \u00e9paules de Darwin<\/em><\/span><\/a><\/span><\/strong>).<\/p>\n Car ce dont je voudrais vous parler dans ce billet, c\u2019est de deux th\u00e9ories un peu rivales qui coexistent depuis plusieurs ann\u00e9es en ce qui concerne la trace mn\u00e9sique \u00e0 un niveau plus \u00e9lev\u00e9 que celui de la synapse, celui de l\u2019assembl\u00e9e de neurones, pour reprendre l\u2019expression consacr\u00e9e de Donald Hebb<\/span><\/a><\/span>. En gros, l\u2019une voudrait que nos souvenirs soient distribu\u00e9s dans de vastes populations de neurones qui se compteraient par millions (je rappelle que notre cortex compte environ 16 milliards de neurones). Et l\u2019autre que nos souvenirs seraient plut\u00f4t engramm\u00e9s dans des populations beaucoup plus petites et clairsem\u00e9es, en particulier au niveau de l\u2019hippocampe<\/span><\/a><\/span>, cette vieille partie du cortex tr\u00e8s impliqu\u00e9e dans la m\u00e9moire.<\/p>\n C\u2019est cette conception clairsem\u00e9e (\u00ab sparse \u00bb, en anglais), o\u00f9 quelques milliers de neurones ou moins seraient activ\u00e9s par un souvenir donn\u00e9, qui semble avoir la cote depuis un certain temps. Du moins si j\u2019en crois deux lectures r\u00e9centes qui toutes deux en vantent les m\u00e9rites. La premi\u00e8re est tir\u00e9e du num\u00e9ro de juin dernier de la revue Spectrum <\/em>consacr\u00e9e aux mod\u00e9lisations du cerveau et \u00e0 l\u2019intelligence artificielle. Dans un article intitul\u00e9 \u00ab What Intelligent Machines Need to Learn From the Neocortex<\/span><\/a><\/span><\/strong> \u00bb, Jeff Hawkins identifie 3 aspects de la physiologie c\u00e9r\u00e9brale que l\u2019intelligence artificielle gagnerait \u00e0 int\u00e9grer : le rec\u00e2blage constant des circuits (o\u00f9 l\u2019on apprend que jusqu\u2019\u00e0 40% des synapses d\u2019un neurone sont remplac\u00e9es par de nouvelles chaque jour !), le fait que le cerveau et le corps forment<\/span><\/a><\/span><\/strong> un tout (\u00ab embodiment \u00bb, en anglais), et les repr\u00e9sentations neuronales clairsem\u00e9es qui vont nous int\u00e9resser ici.<\/p>\n Hawkins rappelle que celles-ci ont au moins deux propri\u00e9t\u00e9s fort int\u00e9ressantes pour la m\u00e9moire. La premi\u00e8re est que le nombre relativement peu \u00e9lev\u00e9 de neurones qui correspond \u00e0 un concept permet qu\u2019il y ait des superpositions (\u00ab overlap \u00bb) sp\u00e9cifiques entre diverses assembl\u00e9es de neurones. Des concepts \u00e9voquant des r\u00e9alit\u00e9s similaires (Luke Skywalker et le Yoda, dans l’exemple de la figure ci-haut) pourront ainsi avoir des assembl\u00e9es de neurones qui ont certains neurones communs. Ces derniers expliqueraient pourquoi quand on pense \u00e0 un concept (Luke, par exemple), on a tendance \u00e0 avoir en t\u00eate \u00e9galement des concepts proches (le Yoda, ici). Enfin, Hawkins note que ces repr\u00e9sentations clairsem\u00e9es, contrairement \u00e0 celles des mod\u00e8les distribu\u00e9s avec des millions de neurones, permettent de garder distincts des concepts similaires sans qu\u2019ils n\u2019interf\u00e8rent les uns avec les autres dans les nombreuses situations floues ou incertaines que nous devont \u00e9valuer chaque jour.<\/p>\n L\u2019autre corpus de donn\u00e9es qui appuie la conception clairsem\u00e9e des r\u00e9seaux de neurones s\u00e9lectionn\u00e9s par un souvenir vient des travaux de scientifiques comme Rodrigo Quian Quiroga qui \u00e9tait l\u2019invit\u00e9 de Ginger Campbell \u00e0 l\u2019un de ses r\u00e9cents Brain Science Podcast<\/em><\/span><\/a><\/span><\/strong>. Celui-ci est l\u2019auteur du livre \u00ab The Forgetting Machine: Memory, Perception, and the \u00ab\u00a0Jennifer Aniston Neuron<\/span><\/a><\/span><\/strong>. \u00a0\u00bb qui relate les d\u00e9couvertes de son \u00e9quipe sur ce qu\u2019on appelle aujourd\u2019hui les \u00ab\u00a0neurones conceptuels\u201d (\u00ab\u00a0concept cells\u00a0\u00bb). Gr\u00e2ce \u00e0 des patients qui avaient des micro\u00e9lectrodes directement sur l\u2019hippocampe pour en monitorer l\u2019activit\u00e9 avant une ablation de foyer \u00e9pileptique, on a pu mettre en \u00e9vidence des neurones qui s\u2019activaient de fa\u00e7on extr\u00eamement sp\u00e9cifique, \u00e0 la vue d\u2019une photo de la com\u00e9dienne am\u00e9ricaine Jennifer Aniston, par exemple. Et encore plus int\u00e9ressant, ces neurones s\u2019activaient autant \u00e0 la vue de photos sous diff\u00e9rents angles de la com\u00e9dienne que lorsque le sujet voyait son nom \u00e9crit ou entendait sa voix ! Bref, un neurone qui semblait \u00eatre impliqu\u00e9 non pas dans les d\u00e9tails des diff\u00e9rents stimuli se rapportant \u00e0 l\u2019actrice, mais bien au concept de cette actrice.<\/p>\n Plusieurs \u00e9l\u00e9ments fascinants de ces exp\u00e9riences sont aussi rapport\u00e9s dans un article de 2013 de Scientific American<\/em> intitul\u00e9 \u00ab Brain Cells for Grandmother<\/span><\/a><\/span><\/strong> \u00bb, allusion \u00e0 une forme ancienne et un peu caricaturale de cette id\u00e9e qu\u2019on aurait un neurone qui r\u00e9agirait qu\u2019\u00e0 notre grand-m\u00e8re et \u00e0 elle uniquement. En fait, ce qui \u00e9tait souvent pr\u00e9sent\u00e9 comme une boutade ne semble finalement pas si \u00e9loign\u00e9 de la r\u00e9alit\u00e9 si l’on apporte certaines nuances. D\u2019abord que l\u2019on n\u2019aurait \u00e9videmment pas qu’un seul neurone qui correspond \u00e0 l\u2019id\u00e9e de notre grand-m\u00e8re, mais une (petite) population. Que ces neurones, comme l\u2019a montr\u00e9 Quian Quiroga, peuvent aussi r\u00e9pondre \u00e0 des concepts tr\u00e8s similaires (une seule autre actrice de la s\u00e9rie Friends <\/em>par exemple, mais pas l\u2019ensemble du casting de cette s\u00e9rie). Que ces neurones ne se retrouvent pas dans les r\u00e9gions visuelles temporales du cortex<\/span><\/a><\/span><\/strong> (on pense par exemple \u00e0 l\u2019aire fusiforme dont les neurones s\u2019activent fortement quand on voit des visages, mais n\u2019importe quel visage), mais bien dans l\u2019hippocampe. Et que de telles assembl\u00e9es de neurones clairsem\u00e9es peuvent \u00eatre cr\u00e9\u00e9es tr\u00e8s rapidement<\/span><\/a><\/span><\/strong>, un neurone s\u2019\u00e9tant par exemple mis \u00e0 r\u00e9pondre fortement au Dr. Quian Quiroga deux jours apr\u00e8s que le sujet l\u2019ait rencontr\u00e9 pour la premi\u00e8re fois, ce qui correspond bien \u00e0 notre capacit\u00e9 \u00e0 retenir rapidement quelque chose de nouveau.<\/p>\n Pour toutes ces raisons, et bien d\u2019autres qui sont discut\u00e9es<\/span><\/a><\/span><\/strong> depuis la d\u00e9couverte des neurones conceptuels en 2005<\/span><\/a><\/span><\/strong>, ces assembl\u00e9es de neurones clairsem\u00e9es semblent \u00eatre une fa\u00e7on fort \u00e9conome, rapide et souple pour encoder ce qui au fond nous sert le plus : le sens que les \u00eatres et les choses que nous rencontrons ont pour nous. Pour ce qui est des d\u00e9tails de leurs propri\u00e9t\u00e9s, on pourra toujours ensuite chercher dans les milliards d\u2019autres neurones de notre cortex o\u00f9 plusieurs sont sans doute encod\u00e9es. Mais l\u2019essentiel, les concepts qui assurent la grande fluidit\u00e9 de notre pens\u00e9e abstraite, ne s\u2019encombrent pas des d\u00e9tails et s\u2019associent spontan\u00e9ment selon leur proximit\u00e9 s\u00e9mantique\u2026 et neuronale, pourrait-on presque dire !<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Quelle est la trace mat\u00e9rielle de nos souvenirs dans notre cerveau ? Voil\u00e0 une question qui a fait couler beaucoup d\u2019encre. La r\u00e9ponse d\u00e9pend du niveau d\u2019organisation que l\u2019on consid\u00e8re. Par exemple, nos connexions nerveuses (ou synapses) sont extr\u00eamement plastiques et dynamiques, il n\u2019y a plus de doute l\u00e0-dessus. 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