Mémoire 4OS 2011
Évitez de copier des phrases entières, mais privilégiez la compilation d'information provenant de sources diverses. Commencez par définir clairement la notion de mémoire, son rôle, sa fonction ; ceci vous amènera logiquement vers le concept d'apprentissage. Essayez de donner une cohérence chronologique au tout, en passant des aspects éthologiques (adaptation comportementale) aux aspects cellulaires et moléculaires.
= Mémoire et Apprentissage
La mémoire et l'apprentissage sont intimement liés, à tel point qu'on confond fréquemment ces deux notions. Cependant, elles ne désignent pas le même phénomène. La mémoire désigne notre capacité à retenir des informations antérieur tandis que l'apprentissage désigne notre capacité à modifier notre comportement en fonction de ces informations. L'apprentissage est une modification du comportement qui s'exprime par une acquisition de connaissances. Par exemple, un enfant qui s'approche trop près d'une flamme et qui se brûle, associera dorénavant la flamme à la douleur qu'il a perçue et il n'approchera, désormais, la flamme qu'à une distance raisonnable.
Qu'est-ce que l'apprentissage?
L'apprentissage est une modification d'un comportement ultérieur, qui se caractérise par une acquisition de connaissance à l'aide des souvenirs emmagasinés (la mémoire est justement la faculté de se rappeler des expériences déjà faites). Il y a donc un lien étroit entre l'apprentissage et la mémoire; la mémoire est donc indispensable pour n'importe quel apprentissage, puisqu'elle permet d'assimiler des informations et ensuite de faire un "rappel" de ces informations déjà apprises. On peut, dès lors, dire que la mémoire est le souvenir d'un apprentissage et que l'apprentissage est la première étape du processus de mémorisation.
Qu'est-ce que la mémoire?
La mémoire est une fonction du cerveau constituée de quatre étapes. Elle a pour rôle de capter, coder, stocker et de restituer les informations que nous percevons via nos sensations. La mémoire est la conservation du résultat de l'apprentissage. Cependant, elle n'est pas totalement fidèle. Avec le temps, elle subit des transformations suite aux traitements en parallèle de l'information dans le cerveau.
Qu'est-ce que l'amnésie?
L'amnésie une perte importante de mémoire, bien plus étendue que l'oubli de tous les jours. Cependant, l'oubli est quelque chose d'indispensable, c'est le processus par lequel le cerveau élimine les éléments de notre mémoire qui pourraient être gênants. Il y a toutefois plusieurs formes d'amnésies. Elle peut être temporaire ou permanente, globale ou sélective. Nous pouvons les regrouper dans deux grandes classes, selon la cause qui la déclenche. Il y a les amnésies neurologiques (défauts du matériel) et les amnésies psychogènes (défaut du programme).
Quel est le rôle des différentes mémoires?
Il existe plusieurs types de mémoires, chacune classée par rapport à la nature des informations qu'elle perçoit ainsi qu'à sa durée, qui stimulent différentes partie du cerveau. On peut les distinguer principalement, à travers la durée du souvenir. Bien que leur fonctionnement diffère, ces trois systèmes sont intimement liés et peuvent être considérés comme les étapes indispensables à la mémorisation d'un souvenir sur une longue durée. (Annexe 1)
Mémoire sensorielle
La mémoire sensorielle est un processus automatique qui consiste à conserver très brièvement mais fidèlement les informations que nous percevons sur le moment à travers nos sens. Il existe donc une mémoire pour chacun de nos cinq sens, mais parmi ceux-ci, deux sont légèrement plus importants:
- La mémoire iconique, également appelée mémoire visuelle, qui consiste à stocker les informations perçues par la vue.
- La mémoire échoique, aussi dite mémoire auditive, qui consiste à stocker les informations perçues par l'ouïe.
Les stimuli perçus par nos sens peuvent être ignorés ou intégrer la mémoire sensorielle. La mémoire sensorielle ne requiert pas d'attention puisque le stockage des informations se fait automatiquement lors de la perception.Par exemple, lorsque l'on conduit une voiture et que l'on aperçoit un octogone rouge, notre cerveau peut lui prêter attention ou pas. Si notre cerveau lui prête attention, le conducteur prendra conscience qu'il s'agit d'un panneau de stop.
Mémoire à court terme
La mémoire à court terme appelé également la mémoire de travail se caractérise par un stockage temporaire de l'information. Durant la journée, il n'y a pas un moment où notre mémoire à court terme n'est pas sollicitée. C'est le type de mémoire qui permet de retenir une quantité limitée d'informations pendant une courte durée. Que cela soit le prix d'un produit au supermarché, quand nous faisons les courses, ou le numéro de téléphone que nous voulons composer.
Mémoire à long terme
Lorsqu'on conserve un certain temps une information dans la mémoire à court terme elle peut être transférée dans la mémoire à long terme ce qui permet de retenir cette information sur une plus longue durée. Ainsi, cette information a été consolidée. Le processus de la mémorisation à long terme peut être divisé en 3 étapes distinctes les une des autres: l'encodage, le stockage et la récupération des informations. L'encodage à pour but de donner une signification à l'information à mémoriser. Par exemple, le mot banane peut être encodé de cette façon : fruit, jaune, sucré. Par ailleurs, si le mot n'est pas naturellement restitué, l'allusion d'un « indice » issu de l'encodage tel que le mot fruit permettre de le retrouver. Cependant, une information même bien encodée peut être tout de même oubliée. Le processus de stockage permet la consolidation des informations ce qui favorisera leur assimilation. Ainsi, c'est la consolidation du souvenir qui le distingue d'une information venant d'être vécue. Pour finir, la restitution d'un souvenir emmagasiné il y a déjà un long moment, passe par la réactivation des connexions neuronales liées à ce souvenir. La mémoire à long terme est séparée de la manière suivante: Deux "branches" principales, la mémoire déclarative (mémoire explicite) et la mémoire non-déclarative (mémoire implicite). (Annexe 2)
Mémoire déclarative (ou explicite)
Par définition, la mémoire déclarative est un type d'information (faits, événements, images, propositions...) qui est enregistré et qui est accessible sous forme de connaissances explicites dans la mémoire à long terme, la mémoire déclarative est donc une mémoire consciente (explicite) qui se subdivise en: mémoire sémantique et mémoire épisodique.
Mémoire sémantique
La mémoire sémantique est le système par lequel un individu stocke sa connaissance du monde (c'est une base de connaissances dont les informations sont accessibles rapidement). Elle est constituée des connaissances sur la signification des mots, des connaissances géographiques, des coutumes sociales, sur les gens et sur les expériences du monde, sur la couleur des choses, par exemple.
Mémoire épisodique
Ce type de mémoire est formée par des souvenirs d'évènements vécus, c'est donc la mémoire de l'expérience personnelle. La mémoire épisodique permet de mémoriser, non seulement un évènement, mais également tout le contexte dans lequel il a été vécu, autant au niveau spatial que temporel. Cette mémoire est une mémoire explicite, ce qui signifie que les informations sont récupérées de manière intentionnelle et consciente. Elle implique la récupération des informations concernant l'évènement, ainsi que l'information contextuelle, c'est-à-dire le lieu, l'instant et les évènements qui se sont produits lors de la construction de ce souvenir. Ce qui établit un lien entre le contenu - le souvenir en lui-même - et la source de l'évènement - où? Quand? Et comment?
Mémoire non-déclarative (ou implicite)
La mémoire non-déclarative regroupe la totalité des procédures de pensée acquises par une personne, ce qui facilite ses nouvelles expériences motrices, perspectives ou cognitives, et tout cela sans avoir recours à un rappel intentionnel, cette mémoire est donc inconsciente. Elle se subdivise aussi de la manière suivante: la mémoire procédurale, les conditionnements simples, les apprentissages non-associatifs et les effets d'amorçage.
La mémoire procédurale
Cette mémoire permet l'acquisition d'habiletés et une certaine amélioration progressive de ses performances motrices. Elle est inconsciente c'est à dire qu'elle est constituée d'automatismes sensorimoteurs qui ont été bien intégré. Un très bon exemple qui illustre cette mémoire est tout simplement le fait d'avoir la capacité à faire du vélo ou encore à nager (dès que cette capacité est acquise, elle demeure sans rappel conscient).
Les conditionnements simples
Les conditionnements simples sont à la base de l'apprentissage par association, l'individu associe un stimulus nouveau ou stimulus neutre (SN), à un stimulus connu ou stimulus inconditionnel (SI) et il y réagit de la même manière; il s'agit donc du transfert de la réponse d'un stimulus familier à un stimulus nouveau, d'une association S-S, lorsque le stimulus neutre est associé au stimulus inconditionnel, il devient un stimulus conditionnel (SC).Pour information, un stimulus est un agent externe, objet, événement, aspect, changement d'aspect, susceptible d'influencer le comportement d'un sujet.
Les apprentissages non-associatifs
Lorsque l'on parle d'apprentissages non-associatifs, on parle de l'habituation et de la sensibilisation. L'habituation est la forme la plus simple de l'apprentissage, l'habituation c'est la disparition de la réponse motrice non apprise à un stimulus donné après que l'individu ait été, de façon répétée ou prolongée, mis en présence du stimulus sans que ce dernier ait été associé renforcé par une stimulation favorable ou défavorable. En d'autres termes, la fréquence d'apparition d'un comportement diminue, à la suite de la présentation répétée d'une stimulation. Par exemple, un renard sera très effrayé lors d'une première rencontre avec un homme, toujours effrayé pour la deuxième rencontre (un peu moins) et la frayeur ne cessera de diminuer avec le nombre de rencontres! C'est en quelque sorte un apprentissage négatif, l'individu apprend à ne plus répondre aux stimuli.
Quand à la sensibilisation, c'est l'augmentation de la réponse motrice à un stimulus donné, qui, auparavant, ne déclenchait aucune réponse particulière, suite à la répétition de sa présentation ou à la suite de la présentation d'un autre stimulus (c'est en fait une réaction émotionelle telle que la peur).
Les effets d'amorçage
L'effet d'amorçage se définit comme l'influence de la présentation d'un événement (amorce) sur le traitement d'un événement consécutif (cible). Cette influence se traduit par une facilitaion lorsqu'un lien existe entre l'amorce et la cible et cette facilitation se mesure en comparant le temps de traitement et la précision des réponses effectuées sur la cible en fonction de la nature de sa relation avec l'amorce, la nature de ces relations peut être classifié de la façon suivante; la relation sémantique (avion-hélicoptère), la relation associative (clé-porte), ou la répétition (avion-avion).
Quels facteurs favorisent la transition de l'information de la mémoire à court terme (MCT) à la mémoire à long terme (MLT)?
La répétition
La répétition de l'information favorisera cette transition. Si nous apprenons un nouveau mot et que nous le revoyons plusieurs fois, l'information de la signification de ce mot sera plus facilement assimilée. Cependant, il est plus difficile d'oublier les gestes répétés que de les apprendre. En effet, les activité motrices que l'on a l'habitude d'accomplir sans avoir besoin de faire un effort conscient, telles que l'écriture, la marche etc...sont tellement ancrée dans notre mémoire qu'il est beaucoup très difficile de les changer. Par conséquent, si l'on apprend un geste erroné et que l'on le répète sans arrêt (pour un sport quelconque par exemple), il nous sera nettement plus compliqué d'apprendre le geste correct a effectuer que pour un débutant qui n'aurait jamais pratiqué ce sport.
L'association
La mise en relation entre une nouvelle information et une autre précédemment stockée dans notre cerveau favorisera également cette transition entre les deux types de mémoires (MCT et MLT). Si nous apprenons un mot dans une langue qui nous est étrangère et que nous l'associons avec un mot ressemblant dans notre langue maternelle, l'information sera plus facilement retenue.
Quels sont les mécanismes moléculaires de la mémoire à long terme ?
Comment une information peut-elle persister pendant des années alors que l'activité neuronale qui représente ce souvenir a déjà disparu ? L'activité électrique qui circule dans les réseaux neuronaux lors de l'apprentissage, entraine des modifications cellulaires des neurones qui ont été activés. Ainsi, ces modifications provoquent une augmentation des connexions synaptiques. Ce mécanisme est appelé potentialisation à long terme. Il correspond à la propriété qu'ont les synapses de se modifier, de se renforcer après des décharges neuronales de même qu'à la propriété de permettre à ces modifications de subsister pendant de longues périodes. L’efficacité des synapses devient alors optimale.
La plasticité des réseaux neuronaux
A chaque fois que l'on assimile une information, des circuits nerveux se modifient dans le cerveau ce qui a pour effet d’améliorer l'efficacité synaptique. Ainsi, lorsque nous apprenons quelque chose, les synapses se modifient afin de faciliter le passage de l'influx nerveux. Par exemple, dès lors que l'on apprend un nouveau mot, de nouvelles connexions se créent entre certains de nos neurones, de même que si l'on se le répète un certain nombre de fois ces connexions seront renforcées. De plus, pour se souvenir de ce mot persiste des années plus tard sans l'avoir revu il faut réussir à réactiver ces connexions neuronales.
La potentialisation à long terme (PLT)
La potentialisation à long terme se caractérise donc, par des modifications durables de l’efficacité synaptique. Mais quelles sont ces modifications morphologiques? les synapses changent de forme, ainsi que les dimensions des surfaces séparant les neurones pré- et post-synaptiques, il y a aussi apparition de nouvelles synapses. Les synapses capables de se modifier utilisent comme messager chimique le glutamate. Plusieurs modèles de récepteurs post-synaptiques interviennent dans la transmission et la plasticité synaptique. 1) Les récepteurs AMPA (leur nom caractérise leur formule chimique) qui interviennent dans la transmission rapide normale, permettant à l'influx nerveux de se propager de neurone en neurone. 2)les récepteurs NMDA commandent spécifiquement la plasticité sur la majorité des voies qui fonctionnent avec le glutamate. Un bloquant spécifique de ces récepteurs n'empêche pas la transmission synaptique mais empêche le déclenchement de la potentialisation à long terme . Lorsque les conditions sont normales les récepteurs restent inactifs. Ils entre en action dès qu'il y a une libération importante de glutamate, de même que lorsque la membrane postsynaptique se dépolarise considérablement dépassant le seuil critique d'activation des neurones. C'est alors que le récepteur NMDA subit une modification qui fait que sa stimulation par le glutamate entraîne l'ouverture du canal ionique associé au récepteur et les ions calcium du milieu extracellulaire entrent massivement dans le neurone postsynaptique. Les ions calcium déclenchent une cascade de réactions moléculaires qui aboutit à une modification durable de la synapse. (Annexe 3)
Le glutamate
Le glutamate est le neurotransmetteur excitateur le plus courant dans le système nerveux central. Lorsqu'un potentiel d'action arrive jusqu'au extrêmités des terminaisons axonales, les vésicules déversent par exocytose, leur glutamate dans la fente synaptique. Puis, le glutamate se lie aux récepteur NMDA, AMPA et KAR ce qui augmente la perméabilité des cations Na, K et Ca.L'entrée de charges positives déclenchent un potentiel d'action. Dans la fente synaptique le glutamate n'est pas métabolisé. Les molécules qui ne sont pas captées par les récepteurs post-synaptiques sont alors principalement captées par les cellules gliales voisines et métabolisées en glutamine.
Récepteur NMDA
Les récepteurs NMDA sont des récepteur inotropes, c'est-à-dire des protéines membranaires qui ouvrent un canal ionique suite à une liaison avec un messager chimique, qui sont activés par le glutamate de même que par une dépolarisation du neurone post-synaptique. Ils sont perméables aux cations sodium et potassium ainsi que plus particulièrement au calcium. Cependant, au potentiel de repos le canal calcique est bloqué par des ions magnésium, ainsi même si le glutamate s'y fixe, les ions magnésium enrayent l'entrée de calcium dans le neurone. Pour que ceux-ci se retirent du canal, le potentiel membranaire du dendrite doit être dépolarisé.
Récepteur AMPA
Le récepteur AMPA est apparié à un canal ionique qui permet l'entrée de sodium dans le neurone post-synaptique lorsque du glutamate s'y fixe. L'entrée de sodium provoque la dépolarisation locale du dendrite et, si cette dépolarisation atteint le seuil d'excitation, la transmission de l'influx nerveux dans le neurone suivant.
La dépression à long terme (DLT)
La dépression à long terme (DLT) est en quelque sorte le processus inverse de la potentialisation à long terme (PLT). En effet, alors que la PLT à comme conséquence d'améliorer l’efficacité synaptique, la DLT affaiblit les connexions synaptique. Contrairement à PLT la DLT est déclenchée par des influx nerveux arrivant à la synapse à basse fréquence, c'est à dire entre 1 à 5 hertz. Lors de la DLT il y a une faible augmentation de l'ion calcium à l'intérieur de la cellule,contrairement à la PLT, ce qui activera des phosphatases (tandis que la PLT activera des protéines kinases). Les phosphatases sont des enzymes qui ont pour effet de modifier la synapse afin de la rendre moins efficace lors du passage d'un influx nerveux. On peut dire que ce processus ramène l'efficacité synaptique à son niveau d'origine et ainsi, leurs permettent de stocker de nouvelles informations.
Quelles structures cérébrales sont stimulées lors de la mémorisation et de l'apprentissage?
L'hippocampe
L'hippocampe est une zone du cerveau indispensable à la mémoire et à l'apprentissage. Présent chez tous les êtres vivants, l'hippocampe gère un circuit nerveux qui "récompense" par une sensation de plaisir et de satisfaction l'exécution des fonctions nécessaire à la survie (alimentation, reproduction, réponse aux agressions). Chez les mammifères, il favorise non seulement les comportements en lien avec les besoins fondamentaux, mais aussi des comportements plus complexes comme l'apprentissage et la motivation. Il permet à la fois de détecter les stimuli associés à une récompense et de prédire leur occurrence sur la base de l'expérience passée. Des facultés qui facilitent la prise de décisions.
Le cortex périrhinal
Le cortex périrhinal est une zone du cerveau qui reçoit les information déjà traitées auparavant qui proviennent des régions sensorielles.
Sites internet
http://www.lecerveau.mcgill.ca/ http://www.enviscope.com/News/Thematiques/science/hippocampe-recompense-certitude-incertitude,i7134.html http://fr.wikipedia.org/
http://rescif.risc.cnrs.fr/Ecole/dyn_neur_form.html
http://www.inrp.fr/Acces/biotic//neuro/plasticite/html/potentialisation.htm
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