Si un ver sans tête peut faire repousser la mémoire, où est-il stocké? Et si la mémoire peut être restaurée, peut-elle être transférée?
L'étude de la mémoire a toujours été un sujet étrange qui s'est distingué dans la science. Dans les années 1950, l'obscur professeur de psychologie James McConnell à l'Université du Michigan a fait la une des journaux (et est finalement devenu une sorte de célébrité ) avec une série d'expériences sur les planaires.- vers plats d'eau douce. Ils admiraient McConnell non seulement parce qu'ils possédaient, selon ses propres termes, «un type de système nerveux véritablement synaptique». Ils avaient également «des capacités de régénération incroyables. Dans le meilleur des cas, vous pouvez couper le ver en plusieurs morceaux, jusqu'à 50 morceaux », et chacun d'eux sera restauré en« un organisme intact et pleinement fonctionnel ».
Dans les premières expériences, les vers McConnell ont enseigné à Pavlova en combinant les chocs électriques avec une lampe de poche. En conséquence, les vers ont commencé à répondre à la lumière seule. Et puis, quand il a coupé l'un des vers en deux, quelque chose d'intéressant s'est produit. La tête de l'un d'eux a fait pousser une queue et, pour des raisons évidentes, a conservé des souvenirs d'entraînement. Il est surprenant que la queue, qui a fait pousser la tête et le cerveau, ait également conservé le souvenir de l'entraînement. Mais si le ver sans tête peut faire repousser la mémoire, alors où est-il stocké, se demanda McConnell. Et si la mémoire peut être restaurée, peut-elle être transférée?
Peut être. Le neuroscientifique suédois Holger Hudendans les années 1960, la mémoire est stockée dans les cellules neuronales, en particulier dans l'ARN, une molécule auxiliaire qui reçoit des instructions de l'ADN et lie les ribosomes ensemble pour créer des protéines - les éléments de base de la vie. McConnell, intéressé par le travail de Huden, a tenté d'établir la présence d'une molécule hypothétique, qu'il a appelée «ARN mémoire», en greffant des parties du corps de planaires entraînés sur les corps de molécules non entraînées. Il a essayé de transférer de l'ARN d'un ver à un autre, mais a eu du mal à prendre les parties greffées. En conséquence, il est passé à «un type plus spectaculaire de transfert tissulaire - la déglutition». Les planariens étaient des cannibales prospères, donc McConnell ne pouvait broyer que les vers entraînés et les nourrir aux non formés. Les planariens n'ont pas d'acides et d'enzymes qui détruisent complètement la nourriture, alors il espéraitque certains ARN pourront s'intégrer dans les mangeurs.
Incroyablement, McConnell a rapportéque l'absorption de vers entraînés a conduit à l'émergence de nouvelles connaissances parmi les non formés. Dans d'autres expériences, il a appris aux planaires à marcher dans des labyrinthes et a même développé une technologie pour extraire l'ARN de vers entraînés pour l'injecter dans des vers non entraînés pour transférer des souvenirs d'un animal à un autre. En 1988, McConnell a pris sa retraite et a progressivement disparu du radar, et son travail a été voué à l'oubli, et est conservé quelque part en marge des manuels scolaires comme un récit édifiant amusant. De nombreux scientifiques ont simplement supposé que les invertébrés planaires ne pouvaient pas être formés et ont rejeté le travail de McConnell. McConnell a publié certaines de ses œuvres dans son propre magazine Worm Runner's Digest trad.] avec l'humour de science-fiction et les bandes dessinées. En conséquence, il y avait peu d'intérêt à reproduire ses expériences.
Cependant, le travail de McConnell a récemment commencé à reprendre vie . Ils sont repris par des scientifiques innovants comme Michael Levin, un biologiste de l'Université Tufts spécialisé dans la régénération des membres. Il a reproduit des expériences sur l'entraînement des planariens pour trouver une sortie de labyrinthe dans une version modernisée et automatisée. Planaria a également gagné une nouvelle popularité - après que Levin ait coupé la queue du ver et appliqué un courant bioélectrique à la coupure , à la suite de quoi le ver a développé une autre tête au lieu d'une queue. Levin a reçu plus tard le drôle de surnom de «jeune Frankenstein» pour cela. Levin a également envoyé 15 morceaux du ver dans l'espace, dont l'un est revenu de manière inattendue.à deux têtes. Levin et ses collègues ont écrit: "Il est surprenant qu'après avoir coupé à nouveau ce ver dans l'eau, il ait à nouveau donné un phénotype à deux têtes."
David Glantzman, neuroscientifique à l'Université de Californie à Los Angeles, dirige un autre programme de recherche prometteur. Récemment, elle a vivement rappelé les expériences de McConnell avec la mémoire - bien qu'à la place des planaires, Glanzman a utilisé l' aplysie , un mollusque apprécié des neuroscientifiques pour son système nerveux relativement simple. Les aplysias, également appelées phoques barbus, sont des limaces de mer géantes qui crachent un liquide d'encre et flottent avec leurs ailes en dentelle, en forme de vague.
En 2015, Glantsman a testé la théorie classique de la mémoire: la mémoire est stockée dans des synapses qui connectent des neurones. Son équipe a essayé de créer et d'effacer la mémoire de l'Alysia en frappant périodiquement la palourde avec des chocs électriques. Le but était de lui faire prolonger le mouvement réflexe de rétraction du tube respiratoire en forme de siphon situé entre les branchies et la queue. Après l'entraînement, les scientifiques ont vu de nouvelles synapses apparaître entre le neurone sensoriel qui perçoit le toucher et le motoneurone qui déclenche la rétraction du tubule. L'augmentation du nombre de connexions entre les neurones après l'entraînement semblait soutenir la théorie du stockage de la mémoire dans les connexions synaptiques. L'équipe de Glanzman a tenté d'effacer cette mémoire en perturbant les connexions synaptiques entre les neurones. Après ça,Alors que les membres de l'équipe de Glanzman "rappelaient" aux mollusques d'apprendre avec la prochaine décharge, ils ont été surpris de voir comment de nouvelles connexions synaptiques se développent entre les neurones. Après cela, les mollusques se sont comportés comme s'ils se souvenaient d'un entraînement de sensibilisation qu'ils avaient oublié auparavant.
Les connexions synaptiques apparues à la suite de l'entraînement ont disparu et, à leur place, de nouvelles et complètement différentes se sont développées. Glanzman pensa: si la mémoire était préservée après un tel changement dans les synapses, alors peut-être que la mémoire n'y est pas du tout stockée. L'expérience ressemblait à une intrigue du film " Eternal Sunshine of the Spotless Mind ", où d'anciens amants, dans une tentative de s'oublier, subissent une procédure d'effacement de la mémoire douteuse, mais il s'avère qu'elle ne disparaît pas sans laisser de trace. Quelque part au fond de leur esprit, ils ont un plan: se retrouver à Montauk. Le film semble dire que la mémoire ne disparaît jamais sans laisser de trace, que vous pouvez toujours revenir en arrière, même vers des personnes et des lieux apparemment oubliés.
Malgré la représentation bizarrement caricaturale de la science de la mémoire, The Eternal Sunshineest tombé sur l'hypothèse correcte
Mais si les souvenirs ne sont pas stockés dans des liens synaptiques, où sont-ils stockés? L'hypothèse impopulaire de Glanzmann est qu'ils peuvent être stockés dans les noyaux des neurones, où les séquences d'ADN et d'ARN fournissent des instructions pour la vie. Les séquences d'ADN sont fixes et ne changent pas, de sorte que la plupart de l'adaptabilité du corps réside dans des mécanismes épigénétiques flexibles . Ce sont les processus qui dirigent l'expression des gènes en réponse à des stimuli environnementaux - parfois avec la participation de l'ARN. Si nous imaginons l'ADN sous la forme de cahiers de musique, alors les mécanismes épigénétiques qui passent par l'ARN sont des insertions et des arrangements improvisés; ce sont eux qui peuvent s'engager dans l'apprentissage et la mémorisation.
Peut-être que les souvenirs vivent dans des changements épigénétiques déclenchés par l'ARN - cette molécule improvisée qui crée des adaptations protéiques de la vie. L'équipe de Glanzman est retournée à ses aplysies et les a entraînées pendant deux jours pour prolonger le réflexe de rétraction. Ils ont ensuite ouvert leur système nerveux, extrait l'ARN qui formait la mémoire de l'apprentissage et les ont injectés dans des aplysies non entraînées, qu'ils ont expérimentées le lendemain. L'équipe de Glanzman a découvert que l'ARN de donneurs formés déclenchait l'apprentissage, tandis que l'ARN de donneurs non formés n'avait aucun effet sur le comportement des mollusques. Ils ont transféré la mémoire, en partie mais définitivement, d'un animal à un autre. Et ils ont des preuves solides que l'ARN était responsable du transfert.
Maintenant, Glanzman pense que les synapses sont nécessaires pour activer la mémoire, mais que la mémoire elle-même est codée dans le noyau du neurone par des changements épigénétiques. «C'est comme un pianiste sans mains», dit Glanzman. "Il sait jouer Chopin, mais il a besoin de ses mains pour réaliser ces souvenirs."
Le même tableau est peint par les travaux de Douglas Blakiston, un scientifique du Allen Discovery Center de l'Université Tufts qui a étudié la mémoire chez les insectes. Il voulait savoir si le papillon pouvait se souvenir de quoi que ce soit de sa vie de chenille, il les a donc exposés à de l'acétate d'éthyle, suivi d'un choc électrique. Développant une aversion pour l'acétate d'éthyle, les chenilles se sont pupées et, après l'éclosion, les papillons adultes ont été testés pour la mémoire quelques semaines plus tard. Étonnamment, les papillons adultes se souvenaient de tout - mais comment? Après tout, la chenille, avant de se transformer en papillon, devient une soupe de cytoplasme. «La transformation est désastreuse», déclare Blakiston. - Après tout, nous passons d'une voiture rampante à une voiture volante. Non seulement le corps, mais tout le cerveau est en cours de reconstruction. "
Il est assez difficile d'étudier exactement quels processus se produisent dans le corps pendant la pupaison. Cependant, un sous-ensemble de neurones chenilles peut être stocké dans ce qu'on appelle. corps de champignon - une paire de structures responsables du sens de l'odorat, qui, chez de nombreux insectes, sont situées à côté des antennes. En d'autres termes, une partie de la structure est préservée. «Ce n'est pas de la soupe», dit Blakiston. "Eh bien, en gros, de la soupe, mais avec des morceaux." Pendant la pupaison, les neurones sont presque complètement éliminés et les autres sont complètement coupés de tous les autres. Les connexions synaptiques sont absorbées puis connectées à d'autres neurones lors de la transformation en cerveau de papillon. Blakiston, comme Glanzman, fait une analogie avec les mains: "C'était comme si les neurones d'un petit groupe se tenaient la main, puis se lâchaient et se mettaient à bouger, après quoi ils se connectaient avec d'autres neurones dans le nouveau cerveau." Si la mémoire a été stockée où,puis Blakiston pense qu'il a été stocké dans un sous-ensemble de neurones situés dans des corps de champignon - le seul matériau connu transmis de chenille en papillon.
En fin de compte, malgré la représentation bizarrement caricaturale de la science de la mémoire, The Eternal Sunshine est peut-être tombé sur l'hypothèse correcte. Premièrement, Glanzman et Blackston estiment que leurs expériences ont de bonnes nouvelles pour les personnes atteintes d'Alzheimer . Deuxièmement, il peut être possible de réparer les connexions neuronales rompues afin que les neurones puissent retrouver leur chemin vers des souvenirs perdus - peut-être sous la direction d'un ARN approprié.