Une des caractéristiques de l'homme, c'est qu'il est doué de mémoire. Sans cette capacité à retenir les expériences vécues et à s'en souvenir ultérieurement, aucune forme de civilisation n'existerait. Nous utilisons constamment cette faculté que l'on nomme mémoire. Mais nous n'en prenons conscience que lorsqu'elle est défaillante. Le siège de la mémoire ne peut être localisé avec précision ; il se trouve quelque part dans le cortex.

Martin KORTE : Le cerveau humain pèse 1,5 kilogrammes et consomme 20 % de notre dépense énergétique quotidienne, ce qui est très élevé par rapport à son poids. Si le cerveau consomme autant d'énergie, c'est en partie en raison du nombre de neurones qu'il possède - on compte en effet 100 milliards de neurones, situées pour la plupart dans le cortex et dans le cervelet. Mais sa complexité même n'est pas tant due au nombre de neurones qu'au fait que ceux-ci établissent un gigantesque réseau de connexions. Chaque neurone peut posséder jusqu'à 10 000 connexions avec d'autres neurones. On arrive donc au chiffre d'un trillion de synapses, celles-ci constituant les points de contact entre les neurones.

Le cerveau humain est l'organe le plus complexe que l'on connaisse. Sa structure et son fonctionnement intriguent les scientifiques depuis plusieurs siècles.

Martin KORTE : Le cortex a été subdivisé en aires correspondant à différentes facultés; on en a d'abord distingué 27, puis 35. L'une de ces aires était considérée comme le siège de la prudence, par exemple. Une autre de ces aires, très étendue, était celle des conceptions moralo-religieuses. Une troisième concernait la lecture. On pouvait ainsi parcourir toutes ces facultés. On remarquera qu'elles ont été réparties sur le cortex de manière arbitraire, sans beaucoup de preuves scientifiques. Mais l'hypothèse même selon laquelle le cortex présente différentes fonctions localisées dans différentes aires était tout à fait correcte.

Les fonctions de la mémoire ne sont pas localisées en des points donnés. Elles sont reparties sur l'ensemble du cerveau, dans plusieurs aires situées sous le cortex et dans le cervelet. Il existe différents types de mémoires qui interagissent en permanence dans la vie de tous les jours, lorsqu'il s'agit de conduire un véhicule, par exemple.

Martin KORTE : La mémoire repose sur différents systèmes mnémoniques situés dans le cerveau. La conduite automobile, c'est-à-dire la faculté de manier le volant, de changer de vitesse, autrement dit de conduire une voiture de manière automatique, sans avoir conscience de ses gestes - cela fait appel à la mémoire sensori-motrice ou procédurale.
D'autres informations comme la mémoire des éléments autobiographiques - savoir qu'on possède une voiture et connaître son apparence - dépendent d'autres structures cérébrales. Il existe encore un troisième système mnémonique, davantage axé sur les connaissances factuelles : le fait qu'il faille s'arrêter devant un stop, par exemple.
Un autre exemple de connaissances factuelles, c'est tout ce que l'on apprend à l'école, en géographie, par exemple : le Mozambique est en Afrique. Mais savoir si l'on a déjà été ou non en Afrique relève au contraire de la mémoire autobiographique.

Il n'existe pas de siège central de la mémoire chez l'homme. Les différents systèmes mnémoniques se complètent et interagissent. La mémoire sensori-motrice se situe dans le cervelet, tandis que la mémoire factuelle et la mémoire autobiographique sont essentiellement localisées dans le cortex, au niveau de l'hippocampe.

On distingue fondamentalement la mémoire à court terme de celle à long terme. Le passage des informations de la première vers la seconde est un mécanisme particulièrement intéressant.

Martin KORTE : Dans les processus mnémoniques, le plus important est ce qui se passe entre les neurones, au niveau de ce qu'on appelle les synapses, c'est-à-dire des points de contact entre les différents neurones. D'une part, la force des synapses peut varier, devenir plus importante ou plus faible, modifiant ainsi sensiblement le flux d'informations circulant entre les neurones.
D'autre part, dans les cas des modifications à long terme et du stockage d'informations à long terme, il est également essentiel que de nouveaux contacts entre les neurones se créent et que les anciens soient supprimés. Ce qui signifie que le cerveau est un réseau complexe en perpétuelle évolution.

Un nouveau microscope laser a permis, l'année dernière, de visualiser en trois dimensions la structure de neurones isolés. On a enfin pu ainsi observer le comportement de neurones face à différents stimuli.

Harald ROESCH : La particularité de notre expérience consiste à observer des neurones vivants dans leur tissu naturel. La difficulté, pour y parvenir, réside dans l'impossibilité d'observer quoi que ce soit à l'aide d'un microscope classique, sous une lumière normale. Les neurones forment un réseau si dense - ils sont enchevêtrés les uns dans les autres - qu'on ne peut pas les distinguer.

Sachant que certaines régions du cerveau présentent une activité électrique particulièrement intense lorsque le sujet apprend ou enregistre une information, les chercheurs ont pu stimuler électriquement les neurones de manière artificielle. Des neurones isolés ont alors pu être observés au microscope laser, après avoir été mis en évidence à l'aide d'un colorant.

Sur les dendrites, c'est-à-dire les prolongements neuronaux, sont localisées des épines, sortes de petites excroissances à l'extrémité des neurones.

Harald ROESCH : Notre expérience a permis de découvrir qu'en envoyant un fort stimulus électrique à une cellule de ce type, de nouvelles synapses se forment, apparaissent. Nous simulons cette forte activité électrique ici, par la stimulation, de telle sorte que nous pouvons établir un lien, au sens le plus large, entre notre stimulation électrique et la mémoire.

Le renforcement de l'activité des synapses correspond à l'ouverture d'une sorte de porte entre deux neurones. La circulation des informations entre ces deux neurones est facilitée. Ce renforcement induit également une modification de la structure des synapses. Des épines dendritiques se forment.

L'image d'une dendrite permet d'observer les modifications des prolongements, ou synapses. Ceux-ci constituent le point de contact interneuronal à proprement parler. On peut constater la formation de nouveaux prolongements, de nouvelles synapses, à la suite d'une forte stimulation.

Tobias BONHOEFFER : On peut tout à fait supposer que lorsqu'un souvenir est particulièrement important - parce qu'il est associé à une peur, par exemple-, ou lorsqu'il est important de récupérer une information rapidement et de manière fiable, celle-ci s'exprime, d'une part, par un renforcement des synapses - ce qui signifie simplement que la porte s'ouvre davantage. D'autre part, on peut également supposer que la correspondance morphologique, les traces mnémoniques, sont plus importantes. Autrement dit, dans un tel cas, le nombre d'épines dendritiques qui se forment est plus élevé.

Chaque information est stockée dans le système nerveux du cerveau. Chaque information, de quelque nature qu'elle soit, laisse une impression, une trace plus ou moins grande, dans notre mémoire.