La reproduction des mouvements oculaires favorise la mémorisation épisodique

Mis à jour le 28 novembre 2022

La reproduction des mouvements oculaires favorise la mémorisation épisodique, un article de Johansson, R., Nyström, M., Dewhurst, R., & Johansson, M., publié dans Proceedings of the R.oyal Sociiety B

Article publié en anglais – accès libre en ligne

Résumé

Lorsque nous nous rappelons de quelque chose que nous avons vu auparavant, nos yeux se déploient spontanément dans un schéma séquentiel étonnamment similaire à celui réalisé lors de la rencontre originale, même en l’absence d’entrée visuelle de soutien.  Les mouvements oculomoteurs de l’œil peuvent alors servir le but inverse de l’acquisition de nouvelles informations visuelles ; ils peuvent servir d’indices auto-générés, pointant vers des souvenirs stockés. Il y a plus de 50 ans, Donald Hebb, l’ancêtre des neurosciences cognitives, a postulé qu’une telle répétition séquentielle des mouvements oculaires soutient notre capacité à recréer mentalement des relations visuospatiales pendant la mémorisation épisodique. Cependant, les preuves directes de cette affirmation influente font défaut. Ici, nous isolons les propriétés séquentielles des mouvements oculaires spontanés pendant l’encodage et la récupération dans une tâche de mémoire de rappel pur et nous capturons leur chevauchement encodage-récupération. De manière critique, nous montrons que la fidélité avec laquelle une série de mouvements oculaires consécutifs de l’encodage initial est séquentiellement retenue lors de la récupération ultérieure prédit la qualité du souvenir rappelé. Nos résultats fournissent des preuves directes que de telles trajectoires de balayage sont rejouées pour assembler et reconstruire les relations spatio-temporelles lorsque nous nous souvenons et suggèrent en outre que des propriétés distinctes des trajectoires de balayage contribuent de manière différentielle selon la nature du souvenir pertinent pour le but.

Contexte 

La mémoire épisodique fait référence à notre capacité à voyager mentalement dans le temps pour revivre des expériences passées avec force détails [1]. La formation de souvenirs épisodiques cohérents dépend essentiellement de la liaison des relations spatio-temporelles dans un contexte, qui dépend principalement de la façon dont nous « échantillonnons » visuellement le monde lorsque nous agissons sur lui par le biais de mouvements oculaires [2,3]. Les mouvements oculaires se déroulent en séquences de fixations et de saccades, les fixations étant les brefs moments qui nous permettent d’échantillonner l’information visuelle, et les saccades étant les mouvements rapides qui se produisent d’un point de fixation à un autre. Bien que seule une quantité limitée d’informations puisse être traitée à chaque point de fixation, une séquence de fixations et de saccades consécutives peut effectivement lier ensemble plusieurs détails épisodiques interdépendants, ce qui nous permet d’encoder une représentation en mémoire de l’événement dans son ensemble [4-12]. Ainsi, notre échantillonnage visuel du monde est très prédictif du contenu et de la qualité de la formation de la mémoire épisodique [6-12]. Des mouvements oculaires spontanés se produisent également pendant les souvenirs épisodiques, c’est-à-dire lorsque l’information sur l’événement précédemment encodée est intériorisée mentalement en l’absence de données visuelles de soutien. Il a été démontré que ces mouvements reproduisaient largement les modèles de regard établis pendant l’encodage [13-19]. Selon une opinion répandue, ces réintégrations du regard soutiennent activement la mémorisation épisodique [20-22] et la séquence de mouvements oculaires connectés peut servir à reconstruire les souvenirs épisodiques dans le temps et l’espace [13,14,22-26]. Cette affirmation est étayée par des recherches antérieures montrant que l’étendue des chevauchements spatiaux entre l’encodage et la récupération dans les modèles de regard est en corrélation positive avec la performance de récupération [14,27,28] et avec la réactivation neuronale pendant la récupération [29,30]. Dans le prolongement de ces résultats, il a été démontré que la probabilité d’une mémorisation réussie augmente lorsque les emplacements du regard pendant le rappel sont directement manipulés pour se chevaucher avec ceux de l’encodage [31-35]. Bien que ces résultats montrent clairement que l’endroit où l’on regarde a des conséquences importantes sur ce dont on se souvient, ils sont tous liés à des modèles de regard statiques dans l’espace et ne tiennent pas compte de la façon dont les séquences dynamiques de mouvements oculaires connectés progressent dans l’espace et dans le temps. De plus, les manipulations actives de la direction du regard éliminent la dynamique spatio-temporelle qui est une propriété essentielle de l’observation libre [36]. Bien que la recherche sur la mémoire de reconnaissance ait montré qu’un rétablissement temporel des modèles de regard peut être bénéfique lors de la discrimination entre des stimuli nouveaux et des stimuli précédemment rencontrés [37,38] (mais voir [39]), il n’existe à ce jour aucune preuve directe de l’affirmation influente selon laquelle la répétition séquentielle des mouvements oculaires sert à faciliter la reconstruction épisodique pure en l’absence d’entrée visuelle. Pour répondre à cette question fondamentale, il est nécessaire d’aller au-delà des modèles de regard statiques dans l’espace et d’examiner comment le rejeu séquentiel de mouvements oculaires connectés se déroulant dans le temps – les trajectoires de balayage – peut soutenir la mémorisation épisodique dans une tâche de rappel libre.

Dans la présente étude, nous abordons cette question de front en utilisant des techniques de pointe en matière de similarité des parcours de balayage, capables de quantifier la similarité séquentielle d’encodage-récupération (SERS) des parcours de balayage, et de la décomposer en propriétés spatio-temporelles distinctes des parcours de balayage. Le degré de SERS peut ensuite être examiné sur ces propriétés de scanpath pendant la récupération épisodique, ce qui nous permet d’examiner et de stratifier le concept critique de relecture de scanpath.

Les participants encodent des images avec des étiquettes verbales associées et rappellent ensuite chaque image tout en regardant un écran vide. Dans la phase de rappel, une image particulière est indiquée par son étiquette verbale, et la qualité du contenu mnémonique de chaque reconstruction épisodique est évaluée subjectivement en ce qui concerne la vivacité, la précision spatiale et la force globale du souvenir (figure 1b). Pour évaluer objectivement la force et la qualité du contenu mnémonique pendant le rappel, notre paradigme combine en outre ces évaluations subjectives de la qualité de la mémoire avec un test de reconnaissance surprise à choix forcé (figure 1b). Enfin, nous utilisons deux types de stimuli d’images – des scènes et des arrangements d’objets – pour étudier si le SERS des trajets de balayage contribue de manière différentielle selon la nature du souvenir pertinent pour le but. Les scènes comprennent des relations spatiales hautement prévisibles entre les éléments significatifs de la scène (en raison de la connaissance schématique et situationnelle des scénarios communs), avec des demandes relativement faibles sur la mémoire relationnelle. Les arrangements d’objets comprennent des relations spatiales arbitraires entre leurs éléments de scène (objets), avec des demandes relativement élevées sur la mémoire relationnelle (figure 1a). Ces deux types de stimuli nous permettent d’examiner la contribution relative des différentes réintégrations de la trajectoire de balayage (comme l’ordre de fixation et la direction de la saccade) en fonction des demandes variables sur la mémoire relationnelle [22].

En savoir plus 

Références de l’article La reproduction des mouvements oculaires favorise la mémorisation épisodique :

• auteurs : Johansson, R., Nyström, M., Dewhurst, R., & Johansson, M.
• titre en anglais : Eye-movement replay supports episodic remembering
• publié dans : Proc Biol Sci, 289(1976), 20220964
• doi :https://doi.org/10.1098/rspb.2022.0964