Règle de Hebb et potentialisation à long terme
La règle de Hebb
Si deux neurones sont actifs en même temps, les synapses entre ces neurones seront renforcées. Neurons that fire together wire together.
C’est la règle de Hebb, théorie de Hebb, postulat de Hebb ou théorie des assemblées de neurones. Elle a été établie par Donald Hebb en 1949. Elle est à la fois utilisée comme hypothèse en neurosciences et comme concept dans les réseaux neuronaux en mathématiques.
La règle de Hebb décrit les changements d’adaptation neuronale dans le cerveau ou dans un réseau de neurones pendant un processus d’apprentissage. Elle décrit un mécanisme basique de plasticité synaptique dans laquelle l’efficacité synaptique augmente lors d’une stimulation présynaptique répétée et persistante de la cellule postsynaptique.
Lorsque deux neurones sont excités conjointement, il se crée ou renforce un lien les unissant. Cette théorie tente d’expliquer l’apprentissage associatif, dans lequel une association est faite par la répétition de deux stimuli. La répétition d’un stimulus seul entraîne le rappel de l’autre stimulus ensuite.
La potentialisation à long terme
De la règle de Hebb découle le modèle de potentialisation à long terme (PLT).
La potentialisation à long terme correspond à un renforcement durable de l’efficacité de la transmission synaptique qui fait suite à certains types de stimulation (comme une série de stimulations intenses) entre neurones simultanément actifs. Ces derniers produisent une augmentation durable du taux de transmission du signal entre deux neurones. C’est l’un des phénomènes qui permettent la plasticité synaptique.
Dans la mesure où les souvenirs sont supposés être encodés par la modification de la force synaptique, la PLT est généralement considérée comme l’un des mécanismes cellulaires majeurs qui permettent l’apprentissage.
L’apprentissage lié à la répétition de la même stimulation aboutit à une augmentation de la réceptivité et au recrutement de différents neurones qui vont être activés simultanément. Ces réponses cellulaires vont persister dans le temps, c’est la potentialisation à long terme (PLT). L’activation simultanée des neurones pré et post-synaptiques est à l’origine de la potentialisation à long terme.
Morphologiquement, la répétition de la stimulation :
Modifie la taille et la forme des synapses, augmentant les surfaces de connexions
Recrute de nouveaux neurones en les rendant actifs
Crée de nouvelles synapses
Modifie la sensibilité des neurones
Synchronise les potentiels évoqués
(source)
En plus d’être associative entre deux neurones actifs, la PLT peut aussi être coopérative : l’activité convergente de plusieurs neurones sur un seul facilite le renforcement de ses synapses.
Lorsque l’activité d’une synapse est en corrélation avec celle d’autres synapses, des changements peuvent se produire qui renforcent durablement la connexion synaptique. Ces synapses augmentent leur efficacité à la suite d’un apprentissage en facilitant par la suite le passage de l’influx nerveux dans un circuit particulier.
Les connexions entre neurones peuvent en effet avoir un poids plus ou moins important au sein du réseau. Il y a plus ou moins de chances qu’une voie donnée de connexion renforcée soit parcourue.
La force des synapses entre neurones continue à être modifiée pendant toute la vie. Leur effet visible est la possibilité d’apprendre de nouvelles connaissances et d’acquérir de nouvelles capacités durant toute la vie.
Si deux neurones situés à proximité l’un de l’autre s’activent en même temps, ils se connectent ensemble et renforcent leur connexion. Il est dès lors important que des neurones s’activent de façon synchronisée pour se connecter :
Le renforcement des connexions augmente la probabilité que ces neurones s’activent à nouveau ensemble à l’avenir.
Un cycle de renforcement se produit :
Les neurones s’activent ensemble et se connectent ensemble
Cela a pour conséquence qui fait qu’ils s’activent davantage ensemble et qu’ils se connectent ensemble encore mieux.
L’activation des neurones est centrale à l’établissement des nouvelles connexions et au renforcement des connexions présentes.