Temporal instability weakens entorhinal grid-like coding in older adults

En vieillissant, la capacité à se souvenir de l'endroit où nous avons posé nos clés ou à naviguer dans un quartier familier devient souvent moins fiable. Ce déclin de la mémoire spatiale et de la navigation est une partie commune du vieillissement, mais cela n'arrive pas à tout le monde de la même manière. Certains adultes âgés restent aussi vifs et orientés que dans leur jeunesse, tandis que d'autres éprouvent des difficultés importantes. Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps qu'une partie spécifique du cerveau, située profondément dans le lobe temporal, joue un rôle central dans ces capacités. Cette région contient des cellules spécialisées qui agissent comme un GPS interne, s'activant selon un motif répétitif à six côtés lorsque nous nous déplaçons dans l'espace. Dans le cerveau, ce motif crée une carte mentale qui nous aide à savoir où nous sommes et comment nous rendre là où nous voulons aller. Lorsque ce système fonctionne bien, nous nous sentons ancrés ; lorsqu'il faiblit, nous pouvons nous sentir perdus.

Pendant des années, les chercheurs ont cru que le déclin de ces compétences de navigation était simplement dû au fait que la carte mentale du cerveau s'effaçait ou disparaissait entièrement avec l'âge. Cependant, une nouvelle étude suggère que le problème pourrait être plus subtil. Au lieu que la carte disparaisse, il se pourrait que la carte devienne instable, dérivant ou oscillant au fil du temps. Cette instabilité pourrait rendre difficile l'utilisation de cette carte par le cerveau, même si la carte est toujours présente. En observant de près la façon dont ces signaux cérébraux se comportent chez les adultes plus âgés, les scientifiques ont trouvé une raison clé pour laquelle certaines personnes maintiennent leurs capacités spatiales tandis que d'autres non, en pointant du doigt un type spécifique de fiabilité dans la manière dont le cerveau conserve son sens de l'orientation.

Pour mener cette investigation, une équipe de chercheurs du Centre allemand de maladies neurodégénératives de Magdebourg a étudié 85 adultes sains, avec un âge moyen de 75 ans. Ils ont demandé à ces participants d'effectuer une tâche à l'intérieur d'un scanner IRM, une machine qui prend des images détaillées de l'activité cérébrale. Les participants ne bougeaient pas leur corps ; à la place, ils regardaient une vidéo d'une personne marchant dans une pièce virtuelle carrée. À mesure qu'elle avançait, ils devaient se souvenir de l'emplacement de cinq objets différents placés autour de la pièce. Après la marche, ils étaient testés sur leur capacité à se rappeler où se trouvaient ces objets. Les chercheurs ont répété ce processus deux fois, avec les objets placés à des endroits différents à chaque fois, afin de voir comment le cerveau réagissait au même environnement lors de différentes occasions.

Les scientifiques s'intéressaient particulièrement à un signal spécifique dans le cortex entorhinal postéro-médian, une petite zone du cerveau connue pour abriter les cellules en forme de grille qui forment notre carte interne. Dans un cerveau sain et fonctionnel, cette zone s'illumine selon un motif prévisible à six côtés à mesure qu'une personne se déplace dans différentes directions. Les chercheurs ont mesuré la force de ce signal chez chaque participant. Comme prévu, ils ont constaté que la force de ce signal variait considérablement parmi les adultes plus âgés. Certains présentaient un motif clair et fort similaire à celui des jeunes, tandis que d'autres montraient un signal très faible ou presque inexistant. Étonnamment, les chercheurs ont découvert que l'âge de la personne seule n'expliquait pas ces différences. Un individu de 90 ans pouvait avoir un signal fort, tandis qu'un individu de 65 ans pouvait en avoir un faible, suggérant que quelque chose d'autre que le simple vieillissement était en jeu.

L'équipe a ensuite cherché à savoir si le problème était que la carte du cerveau manquait simplement, ou si elle était présente mais instable. Pour le découvrir, ils ont examiné la cohérence de l'activité cérébrale d'une session de la tâche à l'autre. Ils ont mesuré si le cerveau produisait le même motif d'activité pour la même direction de mouvement à chaque fois. Ils ont découvert que la force du signal de la grille était étroitement liée à cette stabilité. Dans le côté gauche du cortex entorhinal, les participants dont les cerveaux produisaient un motif d'activité cohérent et stable à travers les deux sessions présentaient les signaux de grille les plus forts. Ceux dont l'activité cérébrale dérivait ou changeait entre les sessions avaient des signaux plus faibles. Cette découverte suggère que le problème n'est pas nécessairement que le cerveau a perdu sa capacité à créer une carte, mais qu'il lutte pour maintenir cette carte stable et fiable au fil du temps.

Les chercheurs ont également examiné si cette stabilité importait pour la mémoire du monde réel. Ils ont découvert que les adultes plus âgés présentant des motifs cérébraux plus stables dans le cortex entorhinal gauche étaient meilleurs pour se souvenir de l'emplacement des objets dans la pièce virtuelle. Cette connexion était spécifique à la stabilité du motif ; la simple force du signal lui-même ne prédisait pas la performance de la mémoire aussi clairement que la cohérence. Cela implique que posséder un point de référence fiable et immuable dans le cerveau est crucial pour se rappeler où se trouvent les choses, surtout lorsque nous devons récupérer cette information plus tard.

Pour comprendre pourquoi certains cerveaux étaient plus stables que d'autres, l'équipe a examiné la structure physique du tissu cérébral dans ces régions. Ils ont observé le volume du tissu, la quantité de myéline (un revêtement graisseux qui aide les signaux à voyager) et l'intégrité de la structure microscopique. Ils n'ont trouvé aucun lien clair entre ces caractéristiques physiques et la stabilité du signal de la grille. Une personne ayant une structure cérébrale d'apparence parfaitement saine pouvait tout de même présenter une carte instable, tandis qu'une autre, avec de légers changements structurels, pouvait avoir une carte très stable. Cela a permis d'écarter l'idée que l'usure physique simple du cerveau était la cause directe de l'instabilité.

L'étude a ensuite retracé la source de cette instabilité plus en amont dans le réseau cérébral. Le cortex entorhinal reçoit des informations sur la direction provenant d'autres zones, notamment le cortex rétrosplénial, une région située près de l'arrière du cerveau qui nous aide à nous orienter par rapport à notre environnement. Les chercheurs ont mesuré la stabilité des signaux d'orientation dans cette zone du cortex rétrosplénial. Ils ont constaté que lorsque le cortex rétrosplénial fournissait un sens de la direction constant et fiable, le cortex entorhinal était mieux capable de maintenir son motif de grille stable. En fait, la stabilité des signaux du cortex rétrosplénial semblait influencer indirectement la performance de la mémoire des participants, en aidant à maintenir la grille de l'entorhinal stable. Cela suggère une chaîne d'événements où un sens de la direction fiable provenant de l'arrière du cerveau aide à ancrer la carte interne au milieu du cerveau, empêchant ainsi celle-ci de dériver.

Ces conclusions offrent une nouvelle façon de concevoir la raison pour laquelle la mémoire spatiale décline chez certains adultes âgés mais pas chez d'autres. Il semble que le GPS interne du cerveau ne disparaisse pas nécessairement avec l'âge. Au lieu de cela, le système peut devenir moins fiable, la carte dérivant ou se décalant légèrement à chaque fois que nous essayons de l'utiliser. Cette instabilité semble provenir de la qualité des informations directionnelles injectées dans le système. Si le cerveau ne peut pas maintenir un sens constant de la direction dans laquelle il fait face, la carte interne devient vacillante, rendant plus difficile le souvenir des emplacements ou la navigation efficace. L'étude souligne que la clé pour maintenir les capacités spatiales à un âge avancé ne réside peut-être pas dans la préservation de la carte elle-même, mais dans l'assurance que le cerveau dispose d'un point de référence stable pour maintenir cette carte alignée avec le monde.