Apprentissage et mémoire : la tâche de Remember-Know

Notre expérience de la mémoire est variée et complexe. Parfois, nous pouvons nous souvenir des événements dans les moindres détails, tandis que d’autres fois, nous n’avons qu’un vague sentiment de familiarité.

Le premier type, un souvenir remémoré, est celui dont on se souvient avec des détails forts sur le moment où il a été appris, comme une expérience culinaire la veille au soir, où non seulement le dîner de homard a été rappelé, mais aussi les peintures sur le mur et le personnel du restaurant qui vous a servi.

D’autre part, un souvenir familier est similaire à un souvenir remémoré en ce sens qu’il est connu, mais diffère en ce qu’il est rappelé sans aucun détail explicite entourant l’événement. C’est-à-dire qu’un souvenir familier manque de détails sur le cadre, comme le serveur qui servait le dîner ou ce qu’était le d ?cor.

Cette vidéo montre comment combiner l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) avec une tâche appelée Remember-Know pour étudier comment le cerveau, en particulier l’hippocampe, réagit aux jugements portés à l’égard d’images répétées ou nouvelles sur la base de travaux antérieurs effectués par Gimbel et Brewer.

Dans cette expérience, les participants sont invités à compléter deux phases : l’encodage initial et les tests IRMf. Dans la première partie, l’encodage, ils sont exposés à des images colorées d’objets nommables, tels qu’une pomme, dont ils doivent se souvenir.

Après la présentation de chaque élément, une question est posée, favorisant ainsi l’attention des participants au cours de ce processus.

Ensuite, dans la deuxième phase, les participants sont placés à l’intérieur d’un scanner et, via un système de projection, des images sont montrées : celles précédemment observées ainsi que les toutes nouvelles.

Une croix de fixation précède chaque image afin d’optimiser la séparation des réponses hémodynamiques du cerveau à travers les différentes présentations.

Après avoir vu chaque image, les participants sont invités à répondre de l’une des trois façons suivantes : « se rappeler » si l’élément peut être rappelé avec des détails spécifiques sur sa présentation ; « savoir », si c’est familier mais qu’ils ne se souviennent pas de détails spécifiques sur le fait de l’avoir vu auparavant ; ou « nouveau », si l’objet n’a pas été vu du tout.

Dans ce cas, la variable dépendante est l’intensité du signal hémodynamique mesurée après chaque type de réponse. L’étendue de l’activation peut ensuite être visualisée en grappes de voxels sur un scanner cérébral anatomique.

L’hippocampe – une région du lobe temporal médian notamment étudiée dans les études sur l’apprentissage et la mémoire – devrait montrer une plus grande activation pendant les essais de « mémoire » que pendant les essais de « savoir » et de « nouveau ».

Ces résultats soutiendraient une théorie à double processus du rappel de la mémoire, où l’hippocampe soutient le souvenir et une région neuronale différente, à l’extérieur de l’hippocampe, génère la familiarité.

Pour des raisons de contrôle expérimental et de sécurité, recrutez des participants droitiers, avec une vision normale ou corrigée à la normale, sans antécédents de troubles psychologiques ou de claustrophobie, et sans aucun métal dans leur corps.

Demandez-leur de remplir un formulaire de dépistage par résonance magnétique, avec des questions supplémentaires liées à leur santé et à leur sécurité englobant la séance de balayage.

Avant d’envoyer le participant dans le scanner, asseyez-vous devant un ordinateur portable et exposez-le à des objets dont il doit se souvenir pour la prochaine session. Expliquez qu’ils vont maintenant voir 256 images en couleur, chacune pendant 3 s. Pour vous assurer qu’ils sont attentifs, demandez-leur d’appuyer sur la touche « F » pour indiquer qu’un objet est vivant ou « J » si l’objet n’est pas vivant.

Une fois que le participant a visionné toutes les images, expliquez que ces images, ainsi que 256 autres éléments nouveaux, seront montrées à l’intérieur du scanner. Présentez-leur également la boîte à boutons MR-safe qu’ils utiliseront pour classer les articles - comme « souvenir », « savoir » ou « roman » - lorsqu’ils apparaissent à l’écran.

En préparation pour entrer dans la salle de balayage, demandez au participant de retirer tous les objets métalliques de son corps, y compris les téléphones portables, les montres ou les bijoux, les portefeuilles, les clés, les ceintures et les pièces de monnaie, en raison du fort champ magnétique. Utilisez un détecteur de métaux pour vérifier qu’il ne reste aucun objet métallique.

Ensuite, escortez le participant près du scanner. Fournissez des bouchons d’oreille pour protéger leurs oreilles des bruits forts et des écouteurs pour qu’ils puissent vous entendre pendant le balayage. Demandez-lui de s’allonger sur le lit, la tête dans la bobine, et de le fixer avec des coussinets en mousse pour éviter les mouvements excessifs et le flou pendant le balayage.

Placez un miroir au-dessus des yeux du participant pour refléter un écran à l’arrière de l’alésage du scanner. Assurez-vous qu’ils sont équipés d’une boule de compression en cas d’urgence pendant le balayage et de la boîte de réponse du bouton. Rappelez-leur également qu’il est très important de garder la tête aussi immobile que possible tout au long de l’expérience.

Après avoir soulevé le lit du scanner, alignez le participant et envoyez-le dans l’alésage. Dans la pièce adjacente, collectez des images anatomiques à haute résolution avant de commencer la phase fonctionnelle liée à l’événement. Synchronisez le début de la présentation du stimulus avec le début du balayage fonctionnel, et permettez au participant de réaliser 512 essais.

Pour conclure la séance, sortez-les de la salle de numérisation. Débriefez-les en leur fournissant une explication de l’étude et une compensation pour leur participation.

Pour commencer l’analyse, prétraitez d’abord les données en effectuant une correction pour réduire les artefacts de mouvement, un filtrage temporel pour supprimer les dérives du signal et un lissage spatial pour augmenter le rapport signal/bruit.

Ensuite, créez un modèle de la réponse hémodynamique attendue pour chaque condition de tâche. Ajustez les données à ce modèle, ce qui permet d’obtenir une carte statistique pour chaque sujet, où la valeur de chaque voxel représente la mesure dans laquelle ce voxel était impliqué dans la condition de tâche.

Enregistrez le cerveau du participant dans un atlas standard pour combiner les données de tous les sujets. Pour effectuer une analyse au niveau du groupe, seuilz les cartes statistiques, en tenant compte de la correction pour les comparaisons multiples. N’acceptez les voxels significatifs que s’ils se produisent également dans un cluster d’une taille donnée afin de minimiser les résultats faussement positifs.

À l’aide de ces grappes extraites, superposez-les sur un cerveau anatomique moyen. Notez que l’activation mesurée au cours des essais « savoir » a été soustraite de celle des essais « se souvenir ». L’hippocampe, délimité ici en jaune, a montré une activation significativement plus importante pour les essais de « mémoire » par rapport aux essais de « connaissance ».

Pour examiner plus en détail l’activation de l’hippocampe, tracez le pourcentage de changement de signal au fil du temps après le début du stimulus.

L’inspection de ce cours temporel de l’activité a révélé que l’hippocampe réagissait positivement lorsque les participants rapportaient explicitement se souvenir des stimuli et lorsqu’ils identifiaient de nouveaux stimuli - notés ici avec une déviation positive.

En revanche, il a réagi négativement ou très peu lorsque les participants ont déclaré des sentiments de familiarité ou ne se souvenaient pas du tout des images.

Ces résultats soutiennent une théorie à double processus du rappel de la mémoire, où l’hippocampe est impliqué dans le souvenir mais pas dans la familiarité.

Maintenant que vous êtes familiarisé avec la conception d’une expérience d’IRMf pour comprendre l’activation cérébrale lors des jugements de souvenir et de familiarité chez les adultes typiques, examinons d’autres études qui appliquent le paradigme Remember-Know.

Si l’hippocampe joue un rôle central dans la mémoire, son absence pourrait révéler des dissociations dans la récupération de la mémoire. Ce scénario peut être abordé en comparant les patients présentant des lésions bilatérales de l’hippocampe par rapport aux personnes témoins sans lésions de ce type.

Fait intéressant, les patients présentant des lésions ont montré une mémoire altérée par rapport aux témoins, tandis que les deux groupes ont obtenu des résultats tout aussi bons lors des essais de familiarité. Pris ensemble, ces résultats soutiennent un rôle spécifique de l’hippocampe dans les processus de souvenir.

Au contraire, si les individus présentaient une augmentation des volumes de l’hippocampe, nous prédirions qu’ils présenteraient également une meilleure mémoire.

Un tel exemple existe et implique des chauffeurs de taxi londoniens, dont il a été démontré qu’ils augmentaient leur matière grise hippocampique après des années de mémorisation d’itinéraires étendus et complexes dans la ville. Avec leur hippocampe plus grand et leur superbe mémoire, ils transportent les passagers à leur bonne destination en temps opportun.

Les chercheurs souhaitent également mieux comprendre les mécanismes responsables de la récupération de la mémoire afin de l’améliorer d’autres façons. Prenons, par exemple, un cours de psychologie à l’université, où de grandes quantités d’informations sont présentées. Savoir que le matériel est familier n’est pas utile pour un examen.

Au lieu de cela, un étudiant a besoin d’autre chose – au-delà de prendre cette tasse de café – pour l’aider à se souvenir. Peut-être que la prise d’un composé améliorant la mémoire permettrait de mieux se souvenir de toute la discussion pour réussir ce test important.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE à la tâche Remember-Know. Vous devriez maintenant avoir une bonne compréhension de la façon de concevoir et de mener l’expérience de rappel de la mémoire en conjonction avec la neuroimagerie fonctionnelle, comment analyser et interpréter les résultats de l’activation cérébrale différentielle, et enfin comment appliquer le paradigme à des scénarios de la vie réelle.

Merci d’avoir regardé !