Comment le sommeil nous aide à nous souvenir et à oublier en même temps

Pouvons-nous apprendre et désapprendre pendant que nous dormons? Une nouvelle étude suggère que nous pouvons. Les deux processus se produisent pendant différentes phases du sommeil, indique la recherche.
Selon de nouvelles recherches, pendant que nous dormons, notre cerveau élimine les souvenirs indésirables et nous aide à en créer de nouveaux.

Nos cerveaux ont la capacité de trouver des solutions créatives aux problèmes lorsque nous y pensons le moins, et certains pensent qu’ils peuvent apprendre de nouvelles choses pendant que nous nous reposons.

La majeure partie du merveilleux travail que fait notre cerveau est invisible et ce qui se passe sous le capot préoccupe les neuroscientifiques depuis au moins deux siècles.

C'est un fait connu que le sommeil et la mémoire sont profondément liés. Par exemple, des études ont montré que la neuroplasticité - c'est-à-dire la capacité du cerveau à retracer de nouvelles connexions entre les neurones et à créer de nouvelles voies permettant d'apprendre de nouvelles informations - dépend fortement du sommeil. C'est pendant le sommeil que nos synapses se détendent et retrouvent leur plasticité.

Malgré certaines de ces études suggérant que nos cerveaux ont la capacité d’apprendre en dormant, la littérature scientifique disponible montre des résultats mitigés. Certaines études ont réussi à produire des preuves en faveur de cette théorie, d'autres non.

C'est pourquoi une équipe de scientifiques basée à Paris, en France, a cherché à examiner plus en profondeur si l'apprentissage se produit ou non pendant le sommeil. Ils ont émis l'hypothèse que peut-être la raison pour laquelle différentes études ont produit des résultats différents est qu'ils ont étudié différentes phases du sommeil, chacune ayant un effet différent sur les capacités d'apprentissage.

Les chercheurs - de l’École normale supérieure (ENS) et de l’Université Paris Descartes - étaient dirigés par le professeur Sid Kouider, directeur du laboratoire Cerveau et conscience à l’ENS - et les résultats ont été publiés dans la revue. Communications Nature

Thomas Andrillon, Ph.D., du Département d’études cognitives de l’ENS, est le premier et le correspondant de l’étude.

Etudier différentes phases de sommeil

Pour tester leur hypothèse, le Dr Andrillon et son équipe ont joué des séquences de sons à 28 participants pendant leur sommeil. Pendant le sommeil, leur activité cérébrale a été contrôlée à l'aide d'un électroencéphalogramme (EEG), qui enregistre l'activité électrique du cerveau.

En utilisant les lectures de l'EEG, le Dr Andrillon et ses collègues ont examiné trois phases du sommeil: le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM); sommeil léger non-REM (NREM); et profond sommeil NREM.

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Le sommeil paradoxal représente environ 25% de tout cycle de sommeil, et a tendance à se produire entre 70 et 90 minutes après que la personne s’endort. De même, le sommeil NREM comporte également plusieurs sous-niveaux. En raison des différentes ondes cérébrales associées à ces différentes phases de sommeil, un EEG peut détecter le moment où une personne traverse une phase de sommeil spécifique.

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En outre, un EEG peut également décider si le cerveau répond à de nouvelles informations auditives ou à des informations déjà acquises.

Les chercheurs ont examiné les données EEG. Lors de leur réveil, ils ont également demandé aux participants de reconnaître les sons joués pendant leur sommeil et l’équipe a mesuré leurs performances d’apprentissage lors d’une série de tests.

Enfin, les participants ont été répétés à plusieurs reprises les mêmes séquences sonores, dans le but de voir avec quelle facilité ils avaient réappris des informations qui leur avaient été précédemment présentées.

Certaines phases aident à l'apprentissage, d'autres l'inhibent

Dans l'ensemble, l'étude a révélé des différences significatives entre les phases de sommeil. Lorsque les participants ont entendu les séquences sonores pendant le sommeil paradoxal ou pendant le sommeil léger, ils étaient mieux en mesure de reconnaître les sons. En revanche, lorsqu’ils ont été exposés aux nouveaux sons pendant un sommeil profond de type NREM, leur performance lors des tests de reconnaissance s’est considérablement dégradée.

Ces résultats ont été confirmés par les marqueurs EEG. Et de manière assez surprenante, les expériences ont révélé que pendant le sommeil profond du NREM, le cerveau ne semble pas aider à l’apprentissage mais le supprime également.

Après le réveil, les participants ont non seulement eu du mal à reconnaître les sons qui leur ont été joués pendant leur sommeil, mais ils ont également trouvé plus difficile de les (ré) apprendre que des sons entièrement nouveaux. Le rôle du sommeil profond NREM semble donc être de supprimer les apprentissages antérieurs.

Parler à Nouvelles médicales aujourd'hui à propos des résultats, le premier auteur de l'étude a déclaré:

"La plus grande surprise est venue de la capacité du cerveau à désapprendre. Ainsi, il semble que pendant le sommeil, nous pouvons soit créer de nouveaux souvenirs, apprendre, soit faire le contraire: supprimer les souvenirs et désapprendre."

Les résultats sont importants car ils aident à harmoniser deux théories précédemment discordantes. Une théorie citée par les auteurs de l'étude suggère que la fonction principale du sommeil en mémoire est de consolider les informations nouvellement acquises. L'autre théorie considère le sommeil comme un moyen de rejeter des informations inutiles qui, autrement, pourraient remplacer les capacités de notre cerveau.

Interrogé sur les mécanismes possibles pour expliquer les résultats, le Dr Andrillon a souligné que l'acétylcholine, neuromodulateur, pouvait jouer un rôle clé.

"Fait intéressant, les mémoires formées pendant le sommeil léger de NREM ont été effacées pendant que les dormeurs sont passés au sommeil profond de NREM. Nous interprétons cette inversion comme l'effet dans la chimie du cerveau pendant le sommeil", a-t-il dit MNT.

"En effet, le sommeil se caractérise par d'importants changements dans la concentration des neuromodulateurs", a-t-il poursuivi."L'acétylcholine en particulier est élevée à la fois pendant l'éveil et le sommeil paradoxal, mais elle est faible pendant le sommeil profond de MRN."

"Fondamentalement, l'acétylcholine peut moduler la plasticité synaptique. Sous forte concentration, l'activation d'une mémoire donnée entraînera son renforcement (dû à une augmentation de la force des contacts synaptiques entre les neurones). Sous faible concentration, l'inverse se produira", explique Dr. Andrillon.

Sur cette base, une direction possible pour des recherches futures "ciblerait les mécanismes précis d'apprentissage et de désapprentissage pendant le sommeil [en se concentrant sur] un modèle dans lequel l'acétylcholine du neuromodulateur joue un rôle central dans la capacité d'apprentissage ou de désapprobation du cerveau."