Les preuves visuelles montrent que le cerveau se "réinitialise" pendant le sommeil

Tout au long de la journée, le cerveau humain absorbe un torrent de connaissances, traite l’information et apprend avant de «s’éteindre» pendant la nuit. Une nouvelle recherche explique ce processus en action. Les images microscopiques des synapses - la jonction entre deux cellules nerveuses - se sont révélées se développer avec la stimulation diurne et rétrécir avec le sommeil, ramenant ainsi le cerveau prêt pour le lendemain.
Les images microscopiques ont montré que les synapses rétrécissent avec le sommeil et se développent lorsqu'elles sont éveillées.
Crédit d'image: Centre du Wisconsin pour le sommeil et la conscience

Des scientifiques de l’École de médecine et de santé publique de l’Université du Wisconsin ont mené une étude de quatre ans qui démontre le fonctionnement de l’hypothèse de l’homéostasie synaptique.

Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Science.

SHY est une théorie proposée par les docteurs Chiara Cirelli et Giulio Tononi, tous deux du Centre Wisconsin pour le sommeil et la conscience. Cirelli et Tononi spéculent que le sommeil est le prix que nous devons payer pour des cerveaux flexibles et capables d’apprendre de nouvelles choses à plusieurs reprises.

La stimulation constante de la synapse pendant les heures d'éveil augmente et augmente, on pense que cette expansion joue un rôle clé dans la mémoire et l'apprentissage. Pour assurer que la synapse ne soit pas saturée et que la signalisation neuronale et les mémoires soient effacées, SHY indique que cette croissance doit être compensée.

On pense que le sommeil est le contrepoids parfait et le moment idéal pour le processus de renormalisation. Pendant le sommeil, les gens sont moins conscients du «ici et maintenant» et peuvent bloquer le monde extérieur, ce qui peut équilibrer et restaurer la synapse.

À mesure que les synapses deviennent plus fortes et plus efficaces, elles deviennent plus grandes. En revanche, à mesure qu'elles s'affaiblissent, les synapses se rétrécissent.

Cirelli et Tononi ont cherché à tester leur théorie en analysant si la taille des synapses se modifiait entre les heures de sommeil et les heures d'éveil.

Le sommeil a entraîné une diminution de près de 20% de la taille des synapses

L'analyse a impliqué 4 années de recherche et de nombreux spécialistes. L'équipe a utilisé une technologie à haute résolution spatiale (appelée microscopie électronique à balayage 3D en série) pour photographier, reconstruire et étudier deux zones du cortex cérébral dans le cerveau d'une souris. La technologie leur a permis de reconstruire 6 920 synapses et de prendre des mesures de leur taille.

L'équipe ne savait pas si la souris examinée était une souris bien reposée ou une souris réveillée, afin de s'assurer que les résultats n'étaient pas influencés.

Les résultats de la recherche montrent que la taille des synapses était en corrélation avec la quantité de sommeil de la souris avant la capture de l'image. On a constaté que quelques heures de sommeil réduisaient de 18% la taille des synapses dans les deux zones du cortex cérébral. Les changements ont également été confirmés comme étant proportionnels à la taille des synapses.

Bien que la mise à l'échelle ait eu lieu dans environ 80% des synapses, la mise à l'échelle était sélective et les plus grandes synapses ne suivaient pas le même schéma. La mise à l'échelle n'a peut-être pas eu lieu dans les grandes synapses, car elles peuvent être liées aux traces de mémoire les plus stables.

"Cela montre, en termes ultrastructuraux sans équivoque, que l’équilibre de la taille et de la force synaptiques est perturbé par le réveil et restauré par le sommeil. Il est remarquable que la grande majorité des synapses du cortex subisse un changement de sillage et de sommeil. "

Dr. Chiara Cirelli

"En extrapolant de la souris à l’homme, nos résultats signifient que chaque nuit, des milliards de synapses dans notre cortex pourraient diminuer de près de 20%", conclut M. Tononi.

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