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lundi, 15 mars 2021
Consolider nos souvenirs simplement en dormant

Est-ce qu’on peut apprendre en dormant ? Ce désir d’apprendre passivement durant la nuit et de se réveiller trilingue le matin a alimenté bien des fantasmes. Le problème, c’est juste que ça ne marche pas. Du moins pas comme on pensait. Car dans un cadre très précis il semblerait que ça puisse avoir une influence, mais très modeste. D’abord il faut dire tout de suite qu’on ne peut pas apprendre des choses complètement nouvelles en dormant. Donc faire jouer de l’espagnol ou de l’allemand durant la nuit, sans rien faire d’autre, ça ne va rien vous apporter, à part peut-être une mauvaise nuit de sommeil. Ce qu’on a découvert cependant, c’est que d’envoyer durant notre sommeil profond des stimuli bien précis ayant préalablement été associés à des choses apprises durant la journée peut aider un peu à consolider ces apprentissages.

On appelle ça de la réactivation de mémoire ciblée et c’est basé en fait sur le bon vieux conditionnement classique. Par exemple pendant que des sujets apprennent à localiser des objets dans un espace à deux dimensions, on les expose à une odeur de fleur. Et durant la nuit suivante, cette même odeur était présentée de nouveau à certains d’entre eux pendant leur phase de sommeil profond. Et ceux qui avaient respiré l’odeur durant la nuit se souvenaient mieux de la localisation des objets que les autres. Mais on parle d’une amélioration de la mémoire de ces nouveaux apprentissages de 5 à 15%, donc ce n’est vraiment pas beaucoup. On a aussi obtenu des résultats positifs avec des habiletés motrices ou des réponses émotionnelles, et aussi en faisant des associations avec d’autres types de stimuli comme des sons. Mais ce qu’un cerveau en sommeil profond peut percevoir du monde extérieur et traiter reste toutefois bien limité. Et un apprentissage le moindrement complexe semble bien difficile, voire impossible, en dormant.

En fait, la meilleure chose qu’on peut faire pour que notre nuit contribue à un apprentissage c’est simplement de… dormir ! Et c’est ce dont je voudrais vous convaincre dans la suite de ce billet en parlant un peu de la consolidation de nos apprentissages durant la nuit, qui est l’une des fonctions les mieux établies du sommeil.

J’avais exposé la semaine dernière l’hypothèse de l’homéostasie synaptique qui propose que le sommeil « renormalise » à la baisse la force de nos synapses à chaque nuit. Cette idée n’exclut cependant pas qu’une consolidation active de certains souvenirs puisse également se faire en parallèle. D’ailleurs on peut dire que nos idées sur le sommeil et la mémoire ont suivi un peu l’évolution de notre compréhension du fonctionnement du cerveau. On est ainsi passé d’un processus passif qui favorise la mémorisation durant la nuit simplement en la protégeant de l’interférence de tous les stimuli qui nous assaillent durant le jour, à une conception où nos apprentissages récents sont consolidés de manière beaucoup plus actives durant notre sommeil. En fait, globalement, on peut dire que le sommeil est caractérisé comme l’état cérébral où se fait le mieux la consolidation vers la mémoire à long terme, par opposition à l’éveil qui est optimisé pour l’encodage de nouveaux apprentissages. Par exemple, une bonne nuit de sommeil entre deux sessions d’un apprentissage permet de mieux retenir que deux sessions identiques mais sans sommeil entre les deux.

Cette consolidation nocturne, on le sait maintenant, elle se fait par une réactivation spontanée des souvenirs récemment encodés. On en avait parlé il y a deux semaines avec l’expérience démontrant qu’un rat, juste avant d’entrer dans un labyrinthe qu’il a déjà fait, va réactiver les cellules de lieu de son hippocampe qui codent pour ce trajet pour s’y préparer mentalement. Sauf qu’on a découvert que ça se faisait beaucoup aussi durant la nuit, tant chez le rat que chez l’humain. Et c’est vraiment le sommeil à ondes lentes qui a un rôle indéniable à jouer là-dedans.

C’est à ce moment-là que ça devient intéressant de se rappeler ce qui se passe à d’autres niveaux d’organisation, comme au niveau moléculaire, où des mécanismes comme la potentialisation à long terme permet à des neurones de l’hippocampe de renforcer très rapidement certaines connexions entre eux suite à un apprentissage. Et en même temps, au niveau psychologique, on a déjà également parlé ici du patient H.M. dont les vieux souvenirs pouvaient se passer de l’hippocampe, parce qu’ils ont été graduellement consolidés ailleurs, notamment dans le cortex. La question devient donc d’essayer de comprendre comment l’hippocampe diffuse au cortex l’information pertinente à retenir à long terme. Et il semble assez clair que ce sont les fameuses « ripples » de la régions CA1 de l’hippocampe, ces courtes bouffées d’influx nerveux d’au moins 100 à 200 Hz, qui contribuent grandement à la réactivation neuronale nécessaire au processus de consolidation. Et on sait que ces oscillations rapides sont produites par l’interaction entre des neurones excitateurs au glutamate et inhibiteurs au GABA, la boucle classique entre l’accélérateur et le frein du cerveau.

Ensuite, à un niveau plus élevé, le jeu des couplages de fréquences et des interactions avec d’autres ondes cérébrales de fréquence moins élevée produites ailleurs dans le cerveau jouerait aussi un rôle important. D’abord les « sharp waves » de la région CA3 de l’hippocampe qui portent pour ainsi dire les ripples. Ensuite les fuseaux du sommeil de 10-15 Hz qui durent 1 à 2 secondes et sont émis par le thalamus environ à toutes les 5 secondes surtout durant le stade 2 du sommeil profond. Et puis les ondes lentes delta de 0,5 à 4 Hz qui jouent un peu le rôle de chef d’orchestre. Ces oscillations dans le cortex coordonnent le rythme des fuseaux du sommeil, ou spindels en anglais, qui elles-mêmes coordonnent l’activité des complexes « sharp waves-ripples » en provenance de l’hippocampe. Et c’est le dialogue impliquant tous ces rythmes cérébraux entre l’hippocampe et le cortex en passant par le thalamus qui met en branle le processus de consolidation mnésique durant la nuit.

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