Une étude montre comment notre cerveau rejoue les expériences récentes pendant le sommeil

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Pendant que nous dormons, nos cerveaux sont occupés à organiser de nouveaux souvenirs dans un stockage à long terme – ou du moins, c’est la théorie. De nouvelles recherches intrigantes renforcent cette affirmation, avec des preuves que notre cerveau rejoue les expériences de la journée pendant le sommeil, dans ce qui fait partie intégrante du processus de stockage de la mémoire.

Dans notre cerveau, la conversion des souvenirs à court terme en souvenirs à long terme se produit pendant que nous dormons, y compris pendant les siestes courtes. Les neuroscientifiques appellent ce processus la «consolidation de la mémoire», et il fait l’objet de nombreuses études, tant sur les humains que sur les animaux, depuis des décennies.

Ce processus hypothétique comporte de nombreuses parties mobiles, mais les deux zones cérébrales clés impliquées sont l’hippocampe et le néocortex. L’hippocampe est responsable de l’apprentissage et de la mémoire, et c’est une partie super plastique du cerveau car ses forces synaptiques peuvent changer rapidement. Le néocortex, d’autre part, est beaucoup moins flexible, ce qui en fait un endroit fiable pour stocker des souvenirs à long terme. Très simplement, la consolidation de la mémoire est un processus dans lequel l’hippocampe délivre des mémoires nouvellement formées au néocortex à apprentissage plus lent, qui est moins susceptible de perdre des données, pour ainsi dire.

« Il le fait en renforçant rapidement les connexions dans les voies à travers l’hippocampe qui interconnectent ces zones néocorticales », a déclaré à Gizmodo Beata Jarosiewicz, chercheur principal à NeuroPace et co-auteur de la nouvelle étude. « Plus tard, l’hippocampe peut ensuite réactiver les neurones néocorticaux qui ont été impliqués dans le traitement de toutes les composantes de ces événements originaux … et leur réactivation est vécue comme une mémoire. »

Pendant le sommeil ou le repos, l’activation répétée ou la «relecture hors ligne» d’expériences récentes est censée consolider ces souvenirs. En d’autres termes, « pour les rendre plus forts et les intégrer progressivement de manière synergique dans notre base de connaissances existante dans le néocortex, sans perturber les informations qui sont déjà là », a déclaré Jarosiewicz, qui a précédemment travaillé sur l’initiative de recherche. BrainGate.

Le nouveau papier, publié aujourd’hui dans Cell Reports, ajoute à cette discussion en présentant des preuves d’une relecture hors ligne dans le cerveau humain pendant le sommeil, ce qui renforce l’hypothèse de consolidation de la mémoire standard. Ce processus a été documenté auparavant chez des animaux non humains, mais la nouvelle étude est la première à le montrer dans le cerveau humain.

« La répétition de la mémoire a été largement décrite chez les animaux non humains », a déclaré Jarosiewicz, avec des neuroscientifiques capables de suivre l’activité cérébrale jusqu’aux neurones individuels. Chez l’homme, des preuves indirectes de cela ont été observées en utilisant des outils non invasifs comme les EEG et les IRMf, a-t-elle déclaré, mais « les technologies d’enregistrement de ces études n’avaient pas la résolution spatiale pour tester directement la relecture au niveau des modèles de taux de tir neural, comme nous l’avons fait ici. « 

Pour la nouvelle étude, deux participants atteints de quadriplégie avaient des réseaux de microélectrodes intracorticales implantés dans leur cortex moteur, la partie du cerveau responsable du mouvement. Cela a été fait dans le cadre d’un essai clinique pilote sans rapport avec BrainGate, dans lequel les curseurs informatiques, les membres de prothèses robotiques et d’autres appareils et accessoires fonctionnels peuvent être contrôlés par les pensées d’une personne. BrainGate est une initiative de recherche universitaire impliquant l’Université Brown, le Massachusetts General Hospital, l’Université Case Western Reserve et l’Université Stanford.

Les deux participants ont été invités à jouer à un jeu similaire à Simon, le jeu de mémoire classique des années 1980. Fondamentalement, le jeu comprend quatre panneaux colorés, qui affichent un motif de plus en plus complexe que les participants doivent mémoriser à la volée. Mais au lieu d’imiter ces motifs avec leurs doigts, les participants ont pu le faire avec un curseur contrôlé par l’esprit, grâce à l’implant. Les deux participants ont effectué de nombreuses répétitions d’une séquence standard. La séquence standard était entrecoupée de séquences aberrantes, qui servaient de témoins et n’apparaissaient que deux fois. Les chercheurs ont surveillé les schémas neuronaux des deux participants pendant qu’ils jouaient au jeu de mémoire.

Après une session de jeu, les participants devaient faire une sieste ou simplement se reposer. Ce modèle de sommeil de jeu a été répété plusieurs fois, et les chercheurs ont enregistré une activité de pointe dans leurs grappes neuronales tout au long de l’expérience.

L’analyse des données a montré que les schémas de tir neuronaux spécifiques observés pendant les sessions de jeu correspondaient à ceux du sommeil et du repos éveillé. D’une certaine manière, c’était comme si les participants jouaient inconsciemment le jeu. TLes profils d’activité cérébrale enregistrés pendant le repos correspondait plus étroitement à ceux vus pendant qu’ils portaient la séquence de couleurs apprise par rapport aux séquences de contrôle aberrantes.

Les chercheurs disent qu’il s’agit de la première preuve directe d’une répétition associée à l’apprentissage dans le cerveau humain. Mais beaucoup de travail reste, car cette étude ne présente aucune preuve montrant une relation causale entre la relecture hors ligne et la consolidation de la mémoire à long terme.

« Une chose que cette étude n’a pas abordée est la mesure dans laquelle la force de la relecture est liée à la force de l’apprentissage », a déclaré Jarosiewicz à Gizmodo. «Les études futures pourraient approfondir cette relation en, par exemple, en retestant les participants sur les séquences répétées après leur sieste d’après-match. Nous aimerions également examiner comment la rediffusion évolue sur des périodes plus longues et à différents stades de sommeil, y compris le sommeil nocturne, et peut-être même explorer la façon dont la rediffusion peut être liée à des phénomènes comme le rêve.

Fait intéressant, la nouvelle recherche a des implications pour les étudiants ou toute autre personne se préparant à une activité liée à la mémoire. Il n’est pas conseillé de tirer toute la nuit et d’éviter de dormir avant un examen, une présentation ou un entretien, si cette interprétation est correcte. Au lieu de cela, dormez bien et consolidez ces souvenirs nouvellement acquis!

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