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Les rêves étranges aident votre cerveau à mieux apprendre

biologie 13 mai 2022

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L’importance du sommeil et des rêves pour l’apprentissage et la mémoire est reconnue depuis longtemps – l’impact qu’une seule nuit agitée peut avoir sur notre cognition est bien connu.

Les rêves aident pour l’apprentissage et la mémoire 

« Ce qui nous manque, c’est une théorie qui lie cela à la consolidation des expériences, à la généralisation des concepts et à la créativité », explique Nicolas Deperrois, auteur principal de cette étude.

Les chercheurs ont utilisé des simulations du cortex cérébral pour modéliser comment différentes phases de sommeil affectent l’apprentissage. Pour introduire un élément d’inhabitualité dans les rêves artificiels, ils se sont inspirés d’une technique d’apprentissage automatique appelée « Generative Adversarial Networks » (GAN).

Dans les GAN, deux réseaux neuronaux s’affrontent pour générer de nouvelles données à partir du même ensemble de données, en l’occurrence une série d’images simples d’objets et d’animaux. Cette opération produit de nouvelles images artificielles qui peuvent sembler superficiellement réalistes à un observateur humain.

Le cortex a été simulé pendant trois états distincts

Les chercheurs ont ensuite simulé le cortex pendant trois états distincts : l’éveil, le sommeil non paradoxal et le sommeil paradoxal. Pendant l’éveil, le modèle est exposé à des images de bateaux, de voitures, de chiens et d’autres objets. En sommeil non paradoxal, le modèle reproduit les entrées sensorielles avec certaines occlusions.

Le sommeil paradoxal crée de nouvelles entrées sensorielles par le biais des GAN, générant des versions et des combinaisons tordues mais réalistes de bateaux, de voitures, de chiens, etc. Pour tester les performances du modèle, un classificateur simple évalue la facilité avec laquelle l’identité de l’objet (bateau, chien, voiture, etc.) peut être lue dans les représentations corticales.

« Les rêves non-REM et REM deviennent plus réalistes à mesure que notre modèle apprend », explique Jakob Jordan, auteur principal et chef de l’équipe de recherche. « Alors que les rêves non-REM ressemblent assez étroitement aux expériences éveillées, les rêves REM ont tendance à combiner ces expériences de manière créative. »

La phase de sommeil non-REM semble importante 

Fait intéressant, c’est lorsque la phase de sommeil paradoxal était supprimée dans ce modèle, ou lorsque ces rêves étaient rendus moins créatifs, que la précision du classificateur diminuait. Lorsque la phase de sommeil non-REM était supprimée, ces représentations avaient tendance à être plus sensibles aux perturbations sensorielles (ici, les occlusions).

Selon cette étude, l’éveil, le sommeil non-REM et le sommeil paradoxal semblent avoir des fonctions complémentaires pour l’apprentissage : faire l’expérience du stimulus, solidifier cette expérience et découvrir des concepts sémantiques.

Le cerveau organise les expériences

« Nous pensons que ces résultats suggèrent un rôle évolutif simple pour les rêves, sans interpréter leur signification exacte », déclare Deperrois. « Il ne faut pas s’étonner que les rêves soient bizarres : cette bizarrerie a un but. La prochaine fois que vous ferez des rêves fous, n’essayez peut-être pas d’y trouver une signification plus profonde – votre cerveau est peut-être simplement en train d’organiser vos expériences ».

Cette recherche a été publiée dans eLife.

Source : Human Brain Project
Crédit photo : Pixabay