Le rôle du sommeil dans la consolidation de la mémoire non sélectionné

Les fuseaux du sommeil, un type d'activité cérébrale enregistré au cours de la deuxième étape du sommeil, ont été associés à plusieurs reprises à l'amélioration de la plasticité cérébrale et à la consolidation de la mémoire. Les scientifiques se rapprochent maintenant de l'explication du mécanisme derrière cet effet.
Une nouvelle recherche a commencé à décortiquer le mécanisme qui permet de dormir pour améliorer la consolidation de la mémoire.

On sait que le sommeil est vital pour notre fonctionnement quotidien normal et que le manque de sommeil nocturne peut affecter sérieusement notre cognition et notre bien-être général. Par exemple, Nouvelles médicales aujourd'hui récemment couvert une étude qui a lié le sommeil perturbé avec la démence, et un autre qui a étudié la corrélation entre le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention et l'insomnie.

Pourtant, beaucoup des mécanismes sous-jacents à l'impact des habitudes de sommeil sur les troubles comportementaux et cognitifs demeurent inconnus.

Le sommeil se divise en deux catégories: le sommeil à mouvements oculaires non rapides et le sommeil à mouvements oculaires rapides. Les scientifiques ont également identifié quatre phases différentes du sommeil. Chacune d'entre elles est caractérisée par différents types d'activité cérébrale.

• Première étape NREM. Cela se rapporte à la transition d'un état d'éveil à un état de sommeil, durant lequel l'activité cérébrale normale ralentit. C'est une étape de sommeil léger, à partir de laquelle on peut facilement être réveillé.
• Deuxième étape NREM. C'est aussi une étape de sommeil léger, mais légèrement plus profonde que la précédente. Cette étape est également transitoire - cette fois-ci du léger sommeil initial à un état de sommeil profond. Elle se caractérise par de brèves périodes d'activité électrique, dont certaines sont appelées «fuseaux de sommeil».
• Troisième étape NREM. C'est un état de sommeil profond pendant lequel l'activité cérébrale ralentit encore plus. A ce stade, les muscles se détendent complètement et les battements cardiaques et la respiration ralentissent. L'immersion dans cette étape est associée à un sentiment de fraîcheur le lendemain matin.
• REM. C'est le stade du sommeil pendant lequel le rêve se produit. A ce stade, les schémas d'activité cérébrale sont mixtes, les ondes cérébrales électriques atteignant parfois un pic et parfois un ralentissement.

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Broches du sommeil et «changements cérébraux adaptatifs»

Les recherches émergentes des universités Humboldt et Charité à Berlin, en Allemagne, se sont penchées sur le mécanisme permettant aux fuseaux de sommeil - une deuxième étape de la NREM - d’améliorer la plasticité cérébrale ou la capacité du cerveau à s’adapter et à se réorganiser.

"Cela devient de plus en plus clair", explique l'auteur principal de l'étude, la Dre Julie Seibt, de l'Université de Surrey à Guildford, au Royaume-Uni, "le sommeil joue un rôle important dans les changements adaptatifs [du cerveau]".

"Notre étude nous dit qu'une grande partie de ces changements peuvent se produire lors d'ondes cérébrales très courtes et répétitives appelées fuseaux", ajoute-t-elle.

Les chercheurs ont récemment publié leurs conclusions dans la revue Communications Nature.

Épis dendritiques attachés à des fuseaux de sommeil

Le Dr Seibt et ses collègues ont d'abord effectué leurs recherches sur des souris exposées à des cycles de lumière de 12 heures alternant avec l'obscurité et donnant libre accès à la nourriture et aux boissons, puis à des rats se comportant librement.

Les chercheurs ont utilisé des tests d'électroencéphalogramme pour enregistrer les fuseaux de sommeil lors de la deuxième phase du projet NREM. De plus, depuis que des recherches antérieures ont montré que les pics de calcium dendritiques étaient également associés à une amélioration de la plasticité cérébrale, les chercheurs ont également décidé de les mesurer.

Les dendrites sont les extrémités réceptrices ramifiées des neurones, qui permettent aux cellules nerveuses de "capter" les signaux électriques, et les niveaux de calcium détectables au niveau intercellulaire sont des indicateurs de l'activité neuronale.

Le Dr Seibt et son équipe ont constaté que la fréquence des épisodes de calcium dendritique augmentait au cours de la deuxième étape du sommeil et qu’ils étaient liés aux fuseaux du sommeil, qui étaient associés à la formation de la mémoire et à l’apprentissage.

Cette activité n'a cependant été observée que dans le cortex cérébral, qui est la couche externe du cerveau.

"Les fuseaux de sommeil", explique le Dr Seibt, "ont été associés à la formation de la mémoire chez les humains pendant un certain temps, mais personne ne savait ce qu'ils faisaient réellement dans le cerveau."

"Maintenant, continue-t-elle, nous savons que pendant les fuseaux, des voies spécifiques sont activées dans les dendrites, permettant peut-être de renforcer nos souvenirs pendant le sommeil."

Le chercheur espère que ces nouvelles connaissances sur la manière dont le sommeil aide à consolider la mémoire pourraient éventuellement permettre aux scientifiques de trouver de nouveaux moyens de lutter contre les troubles de la mémoire.

"Dans un futur proche, les techniques permettant la stimulation cérébrale [...] pourraient être utilisées pour stimuler les dendrites avec la même gamme de fréquences que les fuseaux", explique-t-elle.

"Cela pourrait conduire à améliorer les fonctions cognitives chez les patients présentant des troubles d'apprentissage et de la mémoire, tels que la démence."

Dr. Julie Seibt