L'homme peut discriminer les caractéristiques acoustiques de bruits Gaussiens. Les mécanismes de la mémoire sensorielle à long terme ont récemment été étudiés en utilisant des segments de bruit répétés en continu, ou bruits cycliques (CNs) (Agus et al., 2010). Les sujets devaient discriminer des CNs d'autres bruits aléatoires, certains CNs cibles étant présentés plusieurs fois à l'insu des sujets. Une mémorisation à long terme de ces CNs cibles a été démontrée, soulevant des questions quant aux mécanismes mnésiques sous-jacents. Ici, nous avons étudié la robustesse de cette mémoire, en testant la reconnaissance implicite à long terme (1 mois) de CNs cibles transformés : son enroulé sur lui-même (CNs " looped "), ou brouillé (CNs " scrambled ", 10 ou 20 ms). Nous montrons que de très courts segments de bruit peuvent être stockés en mémoire à long terme (10 ms). Le rôle des structures (sous-corticales) dans cette reconnaissance à long terme a ensuite été étudié par IRMf. Nous observons une trace mnésique des CNs cibles impliquant les premiers relais de la voie auditive, en particulier le corps genouillé médian, ainsi que l'hippocampe. Enfin, nous avons exploré les limites de cette mémoire en présentant des CNs cibles de différentes durées dans une oreille, et des bruits purement aléatoires dans l'autre oreille ; les sujets devant localiser le CN. Un mois après, les sujets ont une reconnaissance implicite de CNs cibles aussi brefs que 10 ms, avec seulement 8 répétitions (80ms). Nous démontrons ainsi : 1) la capacité d'apprendre et de conserver en mémoire des segments de bruit aussi courts que 10 ms, 2) une trace mnésique sous-corticale, dans les régions impliqués dans la perception des sons, 3) ces résultats sont en accord avec les performances de reconnaissance prédites par un modèle d'apprentissage STDP. / Humans are able to detect acoustic features in Gaussian noise. Researchers recently used repeating noise segments [cyclic noises (CNs), presenting a segment of noise several times back to back] to investigate long-term sensory memory (Agus et al., 2010). They asked participants to discriminate CNs from plain noise, while implicitly presenting them with a few target CNs several times. The results demonstrated long-term memory for such sounds, which have raised several further questions. First, the robustness of memory for implicitly learned Gaussian sounds was tested using a similar paradigm. Participants' recognition memory was tested by presenting them with looped and scrambled (10 or 20-ms bin size) versions of target CNs 4 weeks post-learning. Our results suggest that neurons might code for very small bits of acoustic information (10 ms). Next, the spatial correlates of memory, specifically, the role of subcortical areas in storing auditory patterns was investigated. Using the same paradigm, participants performed the testing session during fMRI scanning. Implicit memory for target CNs was demonstrated and functional contrasts implicate the Medial Geniculate body and hippocampus. Lastly, we explored the mechanisms and resolution limits of this memory. Participants were presented with CNs in one ear and plain noise in the other ear, and had to localize the CN. Implicit and explicit memory for target CNs was tested 4 weeks later. Although participants lacked conscious memory, they were better at localizing target 10-ms CNs than novel CNs, even with 8 repeats (80 ms). Altogether we demonstrate: 1) the ability to learn and store short acoustic patterns (10 ms); 2) this memory is sub-cortical, in regions implicated in perception of sounds; and 3) these results are compatible with an STDP model of learning.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

On pense souvent que notre mémoire nous joue des tours et nous fait défaut. Ces oublis concernent généralement des souvenirs qui ne sont pourtant pas si vieux. Alors quand il s’agit de se rappeler d’informations sensorielles auxquelles nous n’avons pas repensé depuis plusieurs dizaines d’années, pas de doute, il ne reste plus rien… Mais en est-on vraiment sûr? Et si l’information était toujours là, prête à se manifester de manière explicite -comme sous forme de rappel ou de sentiment de familiarité- pour peu que les conditions le lui permettent? A ce jour, très peu d’expériences ont été menées sur ce sujet. L’objectif de ma thèse a donc été d’apporter des premiers éléments de réponse concernant la récupération de mémoires laissées inactives. Ma recherche s’est orientée selon deux axes principaux : une première partie théorique où je montre a) qu’il n’est pas nécessaire de réactiver une trace mnésique pour la maintenir à très long-terme si elle a été suffisamment répétée et b) que la récupération explicite de cette mémoire serait possible grâce à la présentation d’informations qui cibleraient au mieux le souvenir ; une seconde partie expérimentale où je montre a) que des participants sont capables de récupérer de manière explicite des informations laissées en dormance pendant au moins une dizaine d’années et b) que cette trace mnésique pourrait être détectée sur des tracés d’Electroencéphalographie (EEG). Ainsi, et aussi étonnant que cela puisse paraître, dans des conditions favorables à leur réactivation, d’anciennes traces mnésiques que l’on croyait disparues, peuvent de nouveau surgir sous la manifestation de rappel ou de sentiment de familiarité par exemple. Ces résultats soulèvent des questions majeures concernant le stockage neuronal de cette information. / Memory plays tricks on us and fails us even for recent events. So for the retrieval of sensory information that we have not experienced for decades, surely the memories are gone without a trace, but can we be sure of this? What if the information had been there all along ready to be explicitly retrieved through recall or familiarity for example? So far, experimental evidence is lacking. The purpose of my thesis was to shed some light on the retrieval of these inactive memories. To tackle this problem I developed my research around two main axes: For the first part which is theoretical, I suggest that a) reactivations are not necessary to maintain very long-term memories if the memories were sufficiently repeated at first; b) it might be possible to retrieve explicitly remote inactive memories using specific cues; in the second part which is experimental, I show that a) within specific conditions participants are able to retrieve explicitly very long-term memories that were left inactive for decades and b) such memory traces could be found on the Electroencephalography (EEG) signals. Surprisingly, when conditions are met, remote memories that were thought to be lost can again elicit recall or familiarity. With these results, a question remains: How do neurons store such information?