Sans souvenirs, nous serions perdus. Ce sont les fils qui maintiennent nos vies ensemble, reliant qui nous étions à qui nous sommes.
Mais nous n’avons que récemment reconstitué l’extraordinaire science du cerveau qui les sous-tend – une histoire qui prend en compte les amnésiques, les palais de l’esprit et les carnavals fantomatiques.
L’une de nos premières analogies pour comprendre la mémoire nous vient de la Grèce antique, où Platon comparait les souvenirs à des gravures sur une tablette de cire, et son élève préféré, Aristote, a continué à l’utiliser dans ses propres écrits.
L’oubli, disait Aristote, se produisait dans l’enfance parce que la cire était trop molle, et chez les personnes âgées parce qu’elle était trop dure.
Pour lui, les souvenirs n’étaient pas situés dans le cerveau, mais dans tout le corps. Il pensait que le cerveau n’était présent que pour refroidir le cœur chaud – le siège de notre âme.
La tendance à privilégier le cœur par rapport au cerveau s’est poursuivie pendant des siècles – en partie à cause de l’interdiction par l’Église de disséquer le cerveau humain. En fait, ce n’est qu’au 17ème siècle que les gens ont commencé à réaliser que le cerveau avait une quelconque capacité de réflexion.
C’est le philosophe allemand Hermann Ebbinghaus qui a été à l’origine de la première étude scientifique de la mémoire à la fin du 19ème siècle. Dans ses expériences les plus célèbres, Ebbinghaus a créé une liste de plus de 2 000 mots absurdes, tels que « kaf » ou « nid », qu’il a mémorisés et qu’il a essayé de se rappeler au fil du temps. Il a découvert que nous avons tendance à oublier de manière exponentielle – c’est-à-dire que nous oublions beaucoup peu de temps après avoir appris, puis nous oublions de manière plus lente avec le temps.
Il a également classé trois types de mémoire en psychologie : la mémoire sensorielle, la mémoire à court terme et la mémoire à long terme – des étiquettes qui sont encore utilisées aujourd’hui.
La mémoire sensorielle est le premier type de mémoire qui entre dans votre cerveau : elle dure une fraction de seconde. Le contact de vos vêtements contre votre peau, l’odeur d’un feu de joie. Si nous ne nous occupons pas de ce souvenir, il disparaît pour de bon. Mais si vous y réfléchissez, vous le ferez entrer dans votre mémoire à court terme.
Vous l’utilisez tout le temps sans vous en rendre compte. Par exemple, vous ne pouvez comprendre ce qui se passe à la fin de cette phrase que parce que vous vous souvenez de ce qui s’est passé au début.
On dit que notre mémoire à court terme a une capacité d’environ sept éléments, qui peuvent être retenus dans l’esprit pendant environ 15 à 30 secondes. Répéter ces éléments serait un moyen de les transférer dans votre mémoire à long terme – notre entrepôt apparemment illimité pour stocker les souvenirs à long terme.
Théories de l’esprit
Au cours des décennies suivantes, d’autres personnes ont continué à faire progresser notre compréhension de la mémoire. L’un des plus influents était un psychologue britannique appelé Frederic Bartlett.
En 1914, il a réalisé une série d’expériences dans lesquelles il a demandé à des étudiants de lire une histoire et de la répéter de mémoire.
En analysant comment l’histoire se transformait au fil des jours, des mois et des années, il a avancé la théorie (aujourd’hui prouvée) que les souvenirs sont des reconstructions imparfaites des événements. Selon lui, nous ne nous souvenons en fait que d’une petite partie de l’observation originale, et nous comblons les lacunes avec des références culturelles et des connaissances personnelles.
Mais malgré une reconnaissance croissante du fonctionnement de la mémoire humaine, de nombreuses questions demeurent. Où les souvenirs sont-ils stockés ? A quoi ressemble un souvenir ? C’est à ces questions que le psychologue américain Karl Lashley a tenté de répondre tout au long de sa carrière.
Ses expériences les plus importantes consistaient à rechercher des traces de mémoire dans des zones spécifiques du cortex cérébral du rat – la couche externe pliée du cerveau qui joue un rôle dans la cognition, la perception sensorielle, la prise de décision et toute une série d’autres fonctions clés.
À partir de 1935, il a systématiquement endommagé des zones spécifiques du cortex avant ou après avoir entraîné un rat à trouver son chemin dans un labyrinthe. Mais quelle que soit la partie du cerveau qui était enlevée, les rats continuaient à se souvenir de la façon de sortir du labyrinthe mieux que les rats qui n’avaient jamais été entraînés en premier lieu.
Lashley a conclu que notre capacité à apprendre et à se souvenir doit être distribuée dans de nombreuses parties du cerveau au lieu de se trouver dans une seule région.
Un patient particulier s’est avéré clé pour cette idée : un jeune homme appelé Henry Molaison.
Ayant souffert de graves crises d’épilepsie pendant la majeure partie de sa vie, Molaison a accepté un traitement expérimental drastique. En 1953, des chirurgiens ont percé des trous dans son cerveau et ont aspiré les zones responsables des crises – une région en forme d’hippocampe de chaque côté du cerveau appelée hippocampe
L’opération a été un succès dans la mesure où elle a largement guéri ses crises, mais Molaison est resté avec une amnésie profonde, incapable de créer de nouveaux souvenirs à long terme.
Cependant, Molaison pouvait se souvenir de la plupart de son passé jusqu’à quelques années avant l’opération. On a découvert plus tard qu’il pouvait également former des souvenirs procéduraux, un type de mémoire à long terme responsable de la connaissance de la façon de faire quelque chose, comme faire du vélo.
Les troubles de la mémoire de Molaison ont prouvé que l’hippocampe était vital pour créer la plupart des nouveaux souvenirs, mais que les souvenirs eux-mêmes étaient stockés ailleurs dans le cerveau.
Termes clés
Hippocampe – Une zone du cerveau qui est vitale pour former différents types de souvenirs. Elle ressemble à un hippocampe.
Neuron – Cellule particulièrement adaptée à la transmission de messages dans le cerveau sous forme d’activité électrique. Notre cerveau en contient quelque 86 milliards.
Neurotransmetteur – Messager chimique qui est libéré à l’extrémité d’un neurone par l’arrivée d’une impulsion électrique. Les neurotransmetteurs diffusent à travers l’espace et rendent les neurones voisins plus ou moins susceptibles de déclencher leur propre impulsion électrique.
Mémoire sémantique – Type de mémoire à long terme d’idées et de faits qui ne sont pas tirés de l’expérience personnelle, comme le nom d’une couleur.
Synapse – Espace entre deux neurones, qui permet à l’activité de passer d’une cellule à l’autre. Les changements dans ces structures font partie intégrante de la mémoire et de l’apprentissage.
Les chercheurs, dont la neuroscientifique Prof Suzanne Corkin, ont continué à tester Molaison régulièrement au cours des 46 années suivantes – bien que pour Molaison, chaque jour où ils ont parlé était comme le premier. « C’est une chose amusante », a déclaré M. Molaison à Mme Corkin. « Vous vivez et apprenez. Je vis et vous apprenez. »
Bien que Molaison ait contribué à convaincre la communauté des chercheurs que la mémoire n’était pas la responsabilité d’une seule région du cerveau, il n’a pas répondu à la question de savoir comment se forme un souvenir.
Des neurones qui tirent ensemble, filent ensemble
En 1906, Camillo Golgi et Santiago Ramón y Cajal avaient reçu conjointement un prix Nobel pour leurs avancées dans les techniques de coloration cellulaire qui ont permis de démontrer l’anatomie d’un neurone.
Grâce à leurs travaux, les scientifiques savaient qu’il y avait des millions de neurones dans le cerveau qui se transmettent des messages sous forme d’impulsions électriques. Lorsqu’une impulsion atteint l’extrémité d’un neurone, elle provoque la libération de messagers chimiques appelés neurotransmetteurs, qui traversent l’espace, ou synapse, et s’accrochent à un neurone voisin.
Le second neurone est alors plus ou moins susceptible de déclencher sa propre impulsion. Mais la façon dont ces neurones formaient des souvenirs à long terme restait un mystère
En savoir plus sur le cerveau et la mémoire :
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- Timeline
Cela est resté le cas jusqu’en 1949, lorsque Donald Hebb a publié l’une des théories les plus influentes des neurosciences du siècle dernier. Il a écrit que deux cellules cérébrales qui sont actives de manière répétée au même moment auront tendance à devenir « associées ».
Leur anatomie et leur physiologie changeront de manière à former de nouvelles connexions ou à renforcer les connexions existantes. L’activité de l’un, dit-il, facilitera ensuite l’activité de l’autre. En résumé, si deux concepts, par exemple l’odeur d’une rose et son nom, stimulent simultanément et de façon répétée leurs neurones respectifs dans le cerveau, ces neurones changeront de forme et renforceront la connexion.
Les neurones associés à l’odeur d’une rose seront désormais plus susceptibles de stimuler les neurones responsables de son nom
C’est, selon Hebb, le processus qui sous-tend le stockage des souvenirs à long terme. Ces souvenirs perdurent parce qu’ils constituent désormais une partie unique de votre architecture neuronale. Plus ils sont rappelés, plus le souvenir devient fort et permanent.
A peu près à la même époque, le chirurgien canadien Wilder Penfield a démontré comment la stimulation de certaines parties du cortex pouvait évoquer un souvenir.
Il opérait des personnes épileptiques qui étaient éveillées pendant l’opération. En opérant une femme, il a stimulé une zone recouvrant l’hippocampe, à l’intérieur du cortex.
Sa patiente a parlé : « Je crois entendre une mère qui appelle son petit garçon quelque part, il semble que ce soit quelque chose qui s’est passé il y a des années dans le quartier où j’habite. »
Penfield stimula à nouveau l’endroit, et une fois de plus la voix de la mère cria. Il a déplacé le stimulus un peu vers la gauche, et soudain la femme a entendu d’autres voix. C’était tard dans la nuit, dit-elle, et elles venaient d’une fête foraine.
« Il y a beaucoup de grands chariots qu’ils utilisent pour transporter les animaux ».
Les minuscules secousses d’activité appliquées par Penfield semblaient ramener à la vie des souvenirs oubliés depuis longtemps – comme si on plongeait dans un album poussiéreux et qu’on prenait une photo au hasard.
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Rappeler des souvenirs est un processus mystérieux qui n’est pas encore totalement compris. Cependant, grâce au Pr Elizabeth Loftus, alors à l’Université de Washington, nous savons que nos souvenirs ne sont pas toujours précis.
Dans les années 1990, elle a démontré que de faux souvenirs pouvaient être implantés dans l’esprit des gens. Elle a convaincu les gens de faux étouffements, de quasi-noyades, voire de possessions démoniaques. Elle a montré que la fatigue, les drogues et un faible QI pouvaient tous influencer la probabilité qu’une personne soit susceptible de former de faux souvenirs.
Ses travaux ont révélé quelque chose d’assez extraordinaire : que nos souvenirs, une fois formés, ne sont pas fixes. Chaque fois que nous retrouvons un souvenir, nous renforçons les voies neuronales qui l’ont créé et, ce faisant, nous renforçons et consolidons ce souvenir afin qu’il se loge de manière plus permanente dans notre esprit.
Mais pendant une courte période au cours de ce processus de récupération, notre mémoire devient malléable – nous sommes capables de la remodeler et, parfois, de la contaminer.
L’hippocampe : là où les souvenirs se forment
Avec les progrès des techniques d’imagerie, la recherche s’est à nouveau concentrée sur la localisation précise de l’endroit du cerveau où les souvenirs sont stockés. Nous savons maintenant que l’hippocampe entre en action pour coller ensemble différents aspects d’un même souvenir.
En effet, lorsque des personnes tentent d’apprendre de nouvelles associations et de s’en souvenir plus tard, celles dont l’hippocampe a généré le plus d’activité pendant l’apprentissage des associations sont les meilleures pour s’en souvenir dans le futur.
C’est comme si elles les avaient mieux collées ensemble en premier lieu.
En rassemblant toutes les pièces du puzzle, les chercheurs pensaient avoir une assez bonne théorie de la mémoire : ils ont supposé que toutes les informations entrantes sont brièvement traitées dans le cortex, avant de converger vers l’hippocampe.
L’hippocampe trie les nouvelles informations, décide de leur » importance » (en substance, est-ce que cela ressemble à quelque chose qui mérite d’être retenu ?), puis, si nécessaire, les code dans le cerveau en formant de nouvelles synapses.
Au fil du temps, les neurones qui représentent cette mémoire vont migrer dans le cortex pour un stockage à long terme, leurs connexions étant renforcées chaque fois que nous accédons au souvenir.
Cependant, des méthodes avancées d’enregistrement et de manipulation de l’activité cérébrale ont récemment bouleversé cette théorie.
En 2017, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, dirigés par Takashi Kitamura, ont montré que les mémoires à court et à long terme sont en fait formées simultanément.
L’équipe de Kitamura a utilisé de nouvelles techniques faisant appel à l’optogénétique, qui est une façon d’activer et de désactiver des cellules à l’aide de la lumière, ainsi que le marquage de cellules mémorielles individuelles. L’équipe a entraîné des souris à craindre une chambre particulière en leur donnant un petit choc électrique lorsqu’elles y entraient.
Immédiatement après l’entraînement, les chercheurs ont pu voir des souvenirs du choc se former à la fois dans l’hippocampe et dans le cortex préfrontal, une zone située juste derrière le front.
Cependant, les cellules de mémoire du cortex préfrontal restaient silencieuses. Une trace de la mémoire était pourtant bien présente : lorsque l’équipe stimulait artificiellement ces cellules, la souris se figeait, tout comme elle le faisait lorsque les cellules de mémoire de l’hippocampe étaient actives et lorsque la souris rencontrait naturellement la chambre.
Plutôt que la mémoire migre progressivement de l’hippocampe vers le cortex, il semble qu’elle y était déjà. En deux semaines, les cellules mémoires du cortex ont changé de forme et d’activité et ont fini par s’activer d’elles-mêmes lorsque les souris rencontraient la chambre, les cellules mémoires de l’hippocampe devenant alors silencieuses.
Ces méthodes sophistiquées d’analyse du cerveau humain continueront à nous aider à comprendre la mémoire saine, ainsi que ce qui se passe lorsqu’elle est ravagée par la maladie.
La maladie d’Alzheimer reste la principale cause de démence, touchant plus d’un demi-million de personnes au Royaume-Uni. La maladie détruit les connexions vitales entre les neurones, ce qui entraîne des pertes de mémoire et de la confusion. Malgré tous nos efforts, il n’existe toujours pas de remède.
Il existe cependant des moyens d’améliorer votre mémoire. Des recherches menées par le professeur Eleanor Maguire de l’University College de Londres ont montré que le cerveau des meilleurs mémorisateurs du monde n’est pas différent de celui de n’importe qui d’autre d’un point de vue anatomique : les champions de la mémoire utilisent simplement une technique ancienne appelée « méthode des loci ».
Pour se souvenir d’un grand nombre d’éléments, placez-les autour d’un « palais mental ». Cela peut être n’importe quel endroit que vous connaissez bien. Pour vous souvenir des objets, il vous suffit de retracer votre parcours et de les ramasser.
C’est une astuce qui permet de se souvenir plus facilement de n’importe quoi à une date ultérieure. Essayez-le vous-même : il s’avère que tout le monde peut devenir un super mémorisateur.
- Cet article est paru pour la première fois dans le numéro 314 du magazine BBC Focus
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