Le rôle du sommeil profond dans l'apprentissage visuel a été découvert

Des chercheurs de l’Université du Michigan ont mené une étude sur des souris pour déterminer comment le sommeil profond influe sur l’apprentissage visuel. L'activité cérébrale durant cette phase de sommeil est cruciale pour la consolidation de nouvelles informations visuelles, ont-ils constaté.
Une nouvelle étude examine le mécanisme de la neuroplasticité dépendant du sommeil dans le processus d'assimilation de nouvelles informations visuelles.

L’apprentissage perceptuel est une partie importante de notre relation au monde. Il s’agit de notre capacité à «donner un sens» à divers stimuli - visuels, auditifs ou liés au goût, à l’odorat et au toucher - à travers une exposition répétée.

L'apprentissage perceptif améliore la manière dont nous nous relions aux stimuli, en nous aidant à éliminer les ambiguïtés. La recherche avait déjà montré que pour consolider l'apprentissage perceptif, une immersion dans le mouvement lent ou non-rapide des yeux est nécessaire.

Une étude précédente concluait que «la consolidation de la mémoire perceptuelle nécessite un apport cortico-cortical descendant pendant le sommeil NREM», ce qui signifie que la voie d'information transmise d'une région corticale à une autre est cruciale pour assimiler pleinement l'apprentissage perceptif au cours de la journée.

Maintenant, une nouvelle recherche de l'Université du Michigan à Ann Arbor observe comment les nouvelles expériences visuelles sont consolidées en tant que mémoires pendant le sommeil à ondes lentes du NREM.

Dirigée par la Dre Sara Aton, chercheuse principale, les scientifiques ont utilisé des modèles de souris pour comprendre le mécanisme neuronal qui sous-tend ce processus de consolidation. Leurs conclusions ont été publiées dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

Le sommeil profond consolide l'apprentissage visuel

Le Dr Aton explique que de nouveaux stimuli visuels sont transmis par la rétine à une région du cerveau appelée thalamus, qui transmet ensuite cette information au cortex cérébral, qui joue un rôle dans la formation de la mémoire.

Pendant l'éveil, les neurones qui communiquent cette information visuelle entre le thalamus et le cortex cérébral assurent un flux constant d'impulsions électriques. Pendant le sommeil profond de NREM, les neurones "éclatent", ce qui signifie que des pics d'activité sont enregistrés.

Le Dr Aton explique qu'après avoir éclaté, les neurones se sont arrêtés dans un rythme puis dans un schéma synchronisé. L'équipe a également noté que le cortex déclenche des informations au niveau du thalamus, de sorte que les informations circulent de manière circulaire.

Le rôle du sommeil dans la consolidation de la mémoire non sélectionnéEn savoir plus sur la façon dont le sommeil consolide nos souvenirs.Lisez maintenant

Dans une étude précédente menée par le Dr Aton et son équipe, ils ont expérimenté l'impact du sommeil sur le mécanisme cérébral à la base du traitement et de la consolidation de nouvelles informations visuelles.

En travaillant avec des souris, ils ont exposé les animaux à de nouveaux stimuli visuels, puis leur ont permis de dormir. Après le sommeil, les scientifiques ont noté que les neurones du cortex cérébral devenaient plus actifs lorsqu'ils étaient exposés aux mêmes stimuli visuels.

Dans le même temps, si les rongeurs souffraient de privation de sommeil, les neurones corticaux étaient incapables de former de nouvelles connexions et de consolider les nouvelles informations.

Mais dans la nouvelle étude, le Dr Aton explique qu'elle et son équipe étaient intéressées à découvrir ce qui se passerait si elles effectuaient une expérience inverse. Elle explique: «Nous nous sommes demandés ce qui se passerait si nous perturbions simplement ce type d’activité cérébrale sans réveiller ces animaux du tout?

Mécanisme de plasticité dépendant du sommeil

Dans la récente étude, les chercheurs ont inhibé les neurones du cortex visuel - c'est-à-dire la partie du cortex cérébral directement impliquée dans le traitement des stimuli visuels - afin de perturber le schéma de rétroaction entre le thalamus et le cortex.

Cela a été fait lorsque les souris étaient soit naturellement endormies, soit naturellement réveillées. En dormant, la perturbation n'a pas réveillé les animaux.

Mais pendant le sommeil lent à ondes courtes, il a déformé le rythme normal de la communication entre le cortex visuel et le thalamus. Cela signifie que la neuroplasticité, ou la capacité à former de nouvelles connexions neuronales pour prendre en charge et consolider de nouvelles informations, est affectée dans le cortex, et les souris ne peuvent donc pas cimenter l'apprentissage visuel.

"Le grand résultat de notre étude, dit le Dr Aton, est que si vous interrompez la communication du cortex au thalamus pendant le sommeil à ondes lentes, cela perturbera complètement le rythme des ondes lentes et la plasticité du cortex visuel. "

Dans le même temps, les chercheurs ont noté que perturber la boucle de rétroaction du thalamus-cortex pendant un état d'éveil ou pendant d'autres états de sommeil, tels que le sommeil rapide, n'avait aucun impact sur la plasticité du cortex visuel.

"Mais si vous interrompez ces oscillations pendant le sommeil à ondes lentes, vous constatez un déficit. Nous pensons que vous avez besoin de ces grosses vagues d'activité pour bénéficier du sommeil [lors de la consolidation de la mémoire visuelle]."

Dr. Sara Aton

Jaclyn Durkin, étudiante au doctorat dans le laboratoire du Dr Aton, a étudié l'activité neuronale chez la souris cortex visuel et noyau géniculé latéral, qui fait partie du thalamus spécifiquement impliqué dans le relais de l'information visuelle.

Durkin surveillait l'activité neuronale dans ces deux régions clés en exposant les animaux à une série de stimuli visuels. "Chez ces souris", explique Durkin, "pendant l'expérience visuelle, nous avons vu des changements immédiats dans les neurones du thalamus, mais rien ne se passait dans le cortex visuel."

Elle ajoute: "Ces ondes pendant le sommeil ultérieur sont apparemment capables de transférer des informations du thalamus au cortex, et ces informations reflètent ce que l'animal vient de regarder."

L'étape suivante consistera à explorer les types d'informations pouvant être transmises au cortex par le thalamus via ce mécanisme.

Un autre domaine d'investigation important consistera à voir comment la plasticité dépendante du sommeil influe sur la perception visuelle et la mémoire.