Une équipe du MIT vient de proposer un modèle qui concorde étroitement avec les récentes découvertes expérimentales indiquant que les astrocytes collaborent avec les neurones pour stocker et récupérer les souvenirs par le biais de représentations engrammatiques.

" Une caractéristique particulièrement intrigante des astrocytes est leur abondance dans le cerveau. En effet, ils sont présents dans pratiquement toutes les principales structures cérébrales. Les aires cérébrales associatives, telles que le néocortex et l'hippocampe, qui joueraient un rôle crucial dans le stockage et la récupération de la mémoire [ ... ] Notamment, les astrocytes néocorticaux humains sont significativement plus grands et plus actifs que leurs homologues rongeurs, ce qui suggère une fonction computationnelle améliorée¹. "

Bien qu'un seul astrocyte interagit avec plusieurs synapses voisines, ces cellules communiquent également largement entre elles via des jonctions communicantes chimiques.

Les auteurs de l'étude rappellent au passage ces trois points : 

« Un seul astrocyte peut se connecter à des millions de synapses voisines, formant des connexions en trois parties (processus astrocyte, neurone présynaptique, neurone postsynaptique) appelées synapses tripartites². »

« Les astrocytes détectent l’activité neuronale et réagissent en régulant cette activité par la libération de gliotransmetteurs³. »

« Les synapses tripartites peuvent interagir entre elles, probablement par le biais du transport intracellulaire du calcium astrocytaire⁴. »

Leur modèle tient compte du fait que « les processus astrocytaires détectent les neurotransmetteurs dans la fente synaptique, ce qui entraîne une augmentation du calcium libre intracellulaire. Cela entraîne une cascade biochimique dans l'astrocyte, aboutissant potentiellement à la libération de gliotransmetteurs (l'équivalent des neurotransmetteurs chez les astrocytes) dans la fente synaptique, influençant l'activité neuronale – une boucle de rétroaction fermée. Les processus astrocytaires peuvent communiquer entre eux par le transport du calcium, et les astrocytes individuels se connectent via des jonctions communicantes. L'interaction entre neurones et astrocytes, couvrant de multiples échelles temporelles et spatiales, souligne l'importance des astrocytes dans l'apprentissage et la mémoire. » 

Dans mon avant-dernier article, je m'interrogeais quant à savoir si le cerveau ne pourrait pas faire appel à différents types de systèmes d'apprentissage. Le modèle proposé ici par l'équipe du MIT relance ce type de question. En effet, selon leur modèle, la prise en compte des processus astrocytaires conduirait à une extension importante des capacités de traitement et de stockage d'informations. Dès lors, on peut imaginer que ces processus dits computationnels puissent se réaliser sur deux niveaux. Ce faisant, ces deux niveaux pourraient correspondre à deux grands types de systèmes d'apprentissage. Pourrait-il s'agir d'une part de systèmes d'apprentissage spécialisés et de l'autre d'un système d'apprentissage généraliste plus englobant ? Les premiers pouvant être traités par le système réservé aux neurones alors que le second nécessiterait à la fois la participation des neurones et des astrocytes. 

Ces considérations restent à investiguer, mais il faudra d'abord que le modèle du MIT soit validé à moins qu'un autre modèle concurrent pour parvenir à des conclusions semblables puisse être vérifié avec succès.