Mémoire procédurale: types, fonctionnement et physiologie

La mémoire procédurale ou instrumentale est celle qui stocke les procédures, les habiletés ou les habiletés motrices ou cognitives permettant aux personnes d’interagir avec l’environnement.

C'est une sorte de mémoire inconsciente à long terme qui reflète la manière de faire (habiletés motrices). Par exemple: écrire, faire du vélo, conduire une voiture, jouer d'un instrument, entre autres.

Généralement, les systèmes de mémoire sont divisés en deux types: mémoire déclarative et mémoire non déclarative ou implicite. Le premier est celui qui stocke des informations pouvant être communiquées verbalement, consistant en un apprentissage conscient.

D'autre part, le second type est une mémoire difficile à verbaliser ou à transformer en images. À l'intérieur, il y a la mémoire procédurale. Ceci est activé lorsqu'une tâche doit être exécutée et que les fonctions apprises sont généralement des compétences automatisées.

Le principal substrat cérébral de la mémoire procédurale est le striatum, les noyaux gris centraux, le cortex prémoteur et le cervelet.

Le développement de la mémoire procédurale se produit davantage dans l'enfance. Et il est continuellement modifié par les expériences et les pratiques quotidiennes. Il est vrai qu’à l’âge adulte, l’acquisition de ce type de compétences est plus compliquée que pendant l’enfance, car elle nécessite un effort supplémentaire.

Concept de mémoire procédurale

"La mémoire procédurale est un terme que j'utilise lorsque j'apprends aux enfants de 10 ans à jouer au baseball. Je leur dis que, chaque fois qu'ils lancent bien la balle ou balancent la batte correctement, ils renforcent le programme pour ce mouvement précis. Et inversement, chaque fois qu’ils agissent mal, ils renforcent ce style inapproprié ... " (Eichenbaum, 2003).

La mémoire procédurale comprend les habitudes, les habiletés et les habiletés motrices que le système moteur acquiert et intègre dans ses propres circuits. Pour que ce type de mémoire soit acquis, il est nécessaire de donner plusieurs essais d’entraînement permettant l’automatisation de la compétence.

La connaissance progresse inconsciemment et est continuellement modulée par l'expérience. Ainsi, ils s’adaptent tout au long de leur vie à des pratiques répétées.

Dans les phases plus avancées, la pratique rend les habiletés cognitives ou motrices plus précises et plus rapides. Cela devient une habitude, un comportement qui s'exécute automatiquement.

Types de mémoire procédurale

Il semble y avoir deux types de mémoire procédurale, avec des localisations principales différentes dans le cerveau.

Le premier concerne l'acquisition d'habitudes et de compétences. C'est-à-dire la capacité à développer des répertoires comportementaux stéréotypés tels que l'écriture, la cuisine, le piano ... Ce type de mémoire procédurale concerne les comportements visant un but et est logé dans le système strié du cerveau.

Le second est un système beaucoup plus simple. Il fait référence à des adaptations sensorimotrices spécifiques, c'est-à-dire ajuster nos réflexes ou développer des réflexes conditionnés.

Il s'agit d'ajustements du corps, permettant une exécution de mouvements fins et précis, en plus des réflexes conditionnés. Il est situé dans le système cérébelleux.

Comment fonctionne la mémoire procédurale?

La mémoire procédurale commence à se former dès que vous apprenez à marcher, à parler ou à manger. De telles capacités sont répétées et enracinées de telle manière qu'elles se réalisent automatiquement. Il n'est pas nécessaire de penser consciemment comment effectuer de telles activités motrices.

Il est difficile de préciser quand vous avez appris à effectuer ce type d’action. Ils sont généralement appris au cours de la petite enfance et continuent à être exécutés inconsciemment.

L'acquisition de ces compétences nécessite une formation, même s'il est vrai que la formation ne garantit pas toujours le développement de la compétence. On peut dire qu'un apprentissage procédural a été acquis lorsque le comportement change grâce à la formation.

Apparemment, il existe dans notre cerveau des structures qui contrôlent l'apprentissage initial des mémoires procédurales, leur apprentissage retardé et leur automatisation.

Substrat cérébral

Lorsque nous apprenons une habitude, une région de notre cerveau appelée ganglions de la base est activée. Les noyaux gris centraux sont des structures sous-corticales ayant de multiples connexions avec le cerveau entier.

Plus précisément, ils permettent l'échange d'informations entre les zones cérébrales inférieures (telles que le tronc cérébral) et les régions supérieures (telles que le cortex).

Cette structure semble jouer un rôle sélectif dans l'apprentissage procédural des habitudes et des capacités. Il participe également à d'autres systèmes de mémoire non déclarative, tels que le conditionnement classique ou opérant.

Dans les noyaux gris centraux, une région appelée noyau strié se distingue par l'acquisition d'habitudes. Il reçoit des informations de la plupart du cortex cérébral, ainsi que d'autres parties des noyaux gris centraux.

Le strié est divisé en sensorimoteur associatif et strié. Les deux ont des fonctions différentes dans l'apprentissage et l'automaticité des compétences.

Premières étapes de l'apprentissage procédural: le striate associatif

Lorsque nous en sommes aux premiers stades de l’apprentissage procédural, le striatum associatif est activé. Fait intéressant, comme l'activité est la formation et l'apprentissage, ce domaine diminue son activité. Ainsi, lorsque nous apprenons à conduire, la striate associative est activée.

Par exemple, dans une étude de Miyachi et al. (2002), il a été constaté que, si le striatum associatif était temporairement inactivé, aucune nouvelle séquence de mouvements ne pourrait être apprise. Cependant, les sujets peuvent exécuter des schémas moteurs déjà appris.

Stades tardifs de l’apprentissage procédural: striatal sensorimoteur

Dans les phases ultérieures de l’apprentissage procédural, une autre structure est activée: le striatum sensorimoteur. Cette zone a un schéma d’activité opposé à celui de la striate associative, c’est-à-dire qu’elle est activée lorsque la compétence a déjà été acquise et qu’elle est automatique.

De cette manière, une fois que la capacité de conduite a été suffisamment formée et est déjà automatique, le striatum associatif réduit son activité tout en augmentant l’activation du striatum sensorimoteur.

De plus, il a été constaté qu'un blocage temporaire du striatum sensorimoteur empêche l'exécution des séquences apprises. Bien que cela n'interrompe pas l'apprentissage de nouvelles compétences.

Cependant, il semble y avoir un pas de plus. Il a été observé que lorsqu'une tâche est déjà bien apprise et automatisée, les neurones sensorimoteurs du striatum ne répondent pas non plus.

Cortex cérébral et mémoire procédurale

Qu'est-ce qui se passe ensuite? Apparemment, lorsqu'un comportement est très bien appris, le cortex cérébral (cortex) est activé. Plus spécifiquement les domaines moteur et prémoteur.

Bien que cela semble dépendre aussi de la complexité de la séquence de mouvements apprise. Ainsi, si les mouvements sont simples, le cortex est principalement activé.

Par contre, si la séquence est très complexe, certains neurones du striatum sensorimoteur sont toujours activés. En plus d'activer comme support les régions motrices et prémotrices du cortex cérébral.

D'autre part, il a été démontré que l'activité des zones du cerveau qui contrôlent l'attention (préfrontale et pariétale) diminue lorsque nous effectuons des tâches hautement automatisées. Bien que, comme mentionné, l'activité augmente dans les domaines moteur et prémoteur.

Cervelet et mémoire procédurale

Le cervelet semble également participer à la mémoire procédurale. En particulier, il participe au raffinement et à la précision des mouvements appris. Autrement dit, cela nous donne plus d’agilité pour exécuter nos habiletés motrices.

En outre, il est utile d’acquérir de nouvelles habiletés motrices et de les consolider grâce aux cellules de Purkinje.

Système limbique et mémoire procédurale

Comme dans d'autres systèmes de mémoire, le système limbique joue un rôle important dans l'apprentissage procédural. C'est parce qu'il est lié aux processus de motivation et d'émotion.

Pour cette raison, lorsque nous sommes motivés ou intéressés à apprendre une tâche, nous l’apprenons plus facilement et restons plus longtemps dans notre mémoire.

Mécanismes physiologiques

Il a été démontré que lorsque nous acquérons un apprentissage, les connexions et les structures des neurones impliqués changent.

Ainsi, à travers une série de processus, les compétences acquises commencent à faire partie de la mémoire à long terme, se traduisant par une réorganisation des circuits neuronaux. Certaines synapses (connexions entre neurones) sont renforcées et d'autres s'affaiblissent, en même temps que les épines dendritiques des neurones changent de taille, s'allongeant.

Par ailleurs, la présence de dopamine est fondamentale pour la mémoire procédurale. La dopamine est un neurotransmetteur du système nerveux qui a de multiples fonctions, parmi lesquelles, augmenter la motivation et la sensation gratifiante. En plus de permettre le mouvement, et bien sûr, l'apprentissage.

Facilite principalement l'apprentissage grâce aux récompenses, par exemple, apprendre à appuyer sur un bouton pour obtenir de la nourriture.

Troubles qui affectent la mémoire procédurale

Il existe un ensemble de structures corticales et sous-corticales qui interviennent dans différentes fonctions de la mémoire procédurale. Une lésion sélective de certains d'entre eux provoque divers troubles des fonctions motrices. Telles que la paralysie, l'apraxie, l'ataxie, les tremblements, les mouvements choréiques ou la dystonie (Carrillo Mora, 2010).

De nombreuses études ont analysé les pathologies affectant la mémoire afin de connaître les types de mémoires existantes et leur fonctionnement.

Dans ce cas, les conséquences possibles d'un mauvais fonctionnement des ganglions de la base ou d'autres structures dans l'apprentissage et l'exécution des tâches ont été examinées.

Pour cela, dans les différentes études, différents tests d’évaluation sont utilisés pour comparer des personnes en bonne santé et d’autres affectant quelque peu la mémoire procédurale. Ou encore, des patients avec des dommages de mémoire procéduraux et d'autres patients avec des dommages à un autre type de mémoire.

Par exemple, dans la maladie de Parkinson, il existe un déficit en dopamine dans le striatum et des anomalies dans l'exécution de certaines tâches de la mémoire ont été observées. Des problèmes peuvent également apparaître dans la maladie de Huntington, dans laquelle les connexions entre les noyaux gris centraux et le cortex cérébral sont endommagées.

Il y aura également des difficultés chez les patients présentant des lésions cérébrales dans certaines des structures cérébrales impliquées (par exemple, celles produites par un accident vasculaire cérébral).

Cependant, aujourd'hui, le rôle exact joué par les noyaux gris centraux dans l'apprentissage du mouvement est quelque peu controversé.

Il a été constaté que, lors de l'apprentissage moteur, certaines zones du cerveau sont activées chez des participants en bonne santé. Certains d'entre eux étaient le cortex préfrontal dorsolatéral, la région motrice supplémentaire, le cortex cingulaire antérieur ... ainsi que les noyaux gris centraux.

Cependant, chez d'autres patients atteints de Parkinson, différentes zones ont été activées (comme le cervelet). De plus, les stries et les noyaux gris centraux étaient inactifs. Il semble que la compensation soit donnée par le système cortico-cérébral, car la voie cortico-striatale est endommagée.

Chez les patients atteints de cette maladie et de Huntington, une activation plus importante des voies de l'hippocampe et de la thalamocorticale a également été observée.

Dans une autre étude, ils ont évalué les patients victimes d'un AVC ayant affecté les noyaux gris centraux et les ont comparés à des participants en bonne santé.

Ils ont constaté que les patients affectés apprenaient les séquences motrices plus lentement, prenaient plus de temps pour donner des réponses et qu'elles étaient moins précises que celles de participants en bonne santé.

Apparemment, les auteurs expliquent que ces personnes ont du mal à diviser la séquence motrice en éléments organisés et coordonnés. Ainsi, leurs réponses sont désorganisées et prennent plus de temps à élaborer.

Évaluation

Il existe plusieurs tests permettant d'évaluer la capacité de la mémoire procédurale chez l'homme. Les études utilisent souvent de tels tests pour comparer les performances des patients ayant des problèmes de mémoire et des personnes en bonne santé.

Les tâches les plus utilisées pour évaluer la mémoire procédurale sont les suivantes:

Tâche probabiliste de prévision météorologique

Dans cette tâche, l'apprentissage cognitif procédural est mesuré. Le participant se voit présenter quatre types de cartes avec différentes figures géométriques. Chaque carte représente une certaine probabilité qu'il pleuve ou qu'il fasse beau.

Dans l'étape suivante, le sujet est présenté avec trois cartes groupées. Il devra déterminer si, en tenant compte des données, il y a de meilleures chances qu'il fasse soleil ou qu'il pleuve.

Après votre réponse, l'examinateur vous dira si la réponse est correcte ou non. Par conséquent, le participant à chaque essai apprend progressivement à identifier les lettres les plus susceptibles d'être associées au soleil ou à la pluie.

Les patients présentant des altérations des ganglions de la base, tels que ceux atteints de la maladie de Parkinson, échouent dans l'apprentissage progressif de cette tâche, bien que leur mémoire explicite soit intacte.

Test séquentiel du temps de réaction

Cette tâche évalue l’apprentissage des séquences. Dans celui-ci, les stimuli visuels sont présentés sur un écran, généralement des lettres (ABCD ...). Il est demandé au participant de regarder la position de l’un d’eux (par exemple, B).

Le participant doit appuyer sur l'une des quatre touches en fonction de l'endroit où se trouve le stimulus cible, le plus rapidement possible. Le majeur gauche et l'index sont utilisés, ainsi que l'index droit et le majeur.

Au début, les positions sont aléatoires, mais dans la phase suivante, elles suivent un certain schéma. Par exemple: DBCACBDCBA ... Ainsi, après plusieurs essais, le patient devrait apprendre les mouvements nécessaires et les automatiser.

Tâche du Rotary

Cette tâche est effectuée avec un appareil spécial à plateau tournant. Une partie de la plaque comporte une pointe en métal. Le participant doit placer une tige dans la pointe métallique le plus longtemps possible, sans oublier que la plaque effectue des mouvements circulaires qu'il convient de suivre.

Test de miroir

Dans cette tâche, une bonne coordination œil-main est requise. Evaluez la capacité à acquérir une habileté motrice spécifique, telle que tracer le contour d'une étoile. Cependant, pour cette tâche, le participant ne peut voir que le reflet de l'image qu'il dessine dans un miroir.

Au début, les erreurs sont habituelles, mais après plusieurs répétitions, les mouvements sont contrôlés en observant la main et le dessin dans le miroir. Chez les patients en bonne santé, de moins en moins d'erreurs sont commises.

Rêve et mémoire procédurale

Il a été amplement démontré que la mémoire procédurale est consolidée via un processus hors ligne. En d'autres termes, nous réparons nos mémoires instrumentales pendant les périodes de repos entre l'entraînement moteur, en particulier pendant le sommeil.

De cette manière, il a été observé que les tâches motrices semblent s'améliorer nettement après une période de repos.

Cela se produit avec n'importe quel type de mémoire. Après une période de pratique, il a été constaté qu'il est bénéfique de se reposer afin de corriger ce qui est appris. Ces effets sont améliorés si vous vous reposez juste après la période d’entraînement.

Mémoire procédurale et conscience

La mémoire procédurale a des relations complexes avec la conscience. Traditionnellement, nous appelons ce type de mémoire un souvenir inconscient qui ne nécessite aucun effort.

Cependant, des études expérimentales ont montré qu’il y avait une activation neuronale avant une planification consciente du mouvement qui allait avoir lieu.

En d'autres termes, le désir conscient d'exécuter un mouvement est en réalité une "illusion". En fait, selon différentes études, "être conscient" de nos mouvements automatiques peut parfois nuire à l'exécution de la tâche.

De cette façon, lorsque nous prenons conscience de notre séquence de mouvements, nous nous aggravons parfois au niveau de la performance et faisons plus d’erreurs. C'est pour cette raison que de nombreux auteurs soulignent avant tout que la mémoire procédurale, lorsqu'elle est déjà bien établie, ne nécessite pas d'attention ou de supervision pour agir correctement.