Comment le sommeil construit la mémoire relationnelle
La mémoire relationnelle est la capacité à se souvenir d’associations arbitraires ou indirectes entre des objets, des personnes ou des événements, comme des noms avec des visages, l’endroit où vous avez laissé vos clés de voiture et si vous avez éteint la cuisinière après avoir cuisiné, avant de quitter la maison.
La mémoire humaine bénéficie d’un sommeil suffisant et de qualité
Des recherches antérieures ont établi que la mémoire animale et humaine bénéficie d’un sommeil suffisant et de qualité. Dans une nouvelle étude, Maxim Bazhenov, professeur de médecine à la faculté de médecine de l’université de Californie à San Diego, et Timothy Tadros, étudiant diplômé dans son laboratoire, décrivent les mécanismes sous-jacents qui renforcent ou créent de nouveaux souvenirs relationnels pendant le sommeil.
Les auteurs ont mis au point un modèle artificiel de deux régions du cerveau : la région thalamique (impliquée dans le traitement sensoriel précoce) et la région corticale (impliquée dans la mémoire, l’apprentissage et la prise de décision). Ce modèle était capable de simuler deux états majeurs du cerveau : l’état d’éveil, lorsque les neurones sont spontanément actifs et optimisés pour traiter les entrées sensorielles, et le sommeil profond, lorsque des oscillations de l’activité électrique sont générées, comme les ondes lentes.
Dans la région corticale, les connexions entre les neurones pouvaient se renforcer ou s’affaiblir en fonction de leur activité, ce que l’on appelle la plasticité synaptique, qui reflète le principal mécanisme biologique connu pour la formation ou l’effacement des souvenirs.
Un modèle du cortex visuel et du cortex associatif
« Nous avons modélisé le cortex après le traitement visuel, avec une couche corticale représentant le cortex visuel primaire et une autre couche corticale représentant le cortex associatif », a déclaré Tadros. « Chaque fois que l’on voit le même objet, à peu près les mêmes neurones du cortex visuel seraient actifs. Si une personne voit deux objets dans le même contexte, alors ces associations pourraient être apprises dans le cortex associatif en renforçant les connexions entre les neurones qui représentent chacun ces deux objets. »
Les scientifiques ont entraîné le réseau dans son mode éveillé pour apprendre de telles associations directes, telles que A+B ou B+C mais pas A+C, puis ont découvert qu’en mode veille, ce modèle formait des associations indirectes : A+C.
« Cela s’est produit parce que pendant le sommeil, les neurones représentant les trois éléments liés (A, B et C) se sont déclenchés spontanément dans un ordre temporel proche, un phénomène appelé rejeu du sommeil, qui a déclenché la plasticité synaptique et conduit à la formation de fortes connexions synaptiques entre tous ces neurones, », a déclaré Bajenov. « Par conséquent, après le sommeil, l’activation d’un groupe, tel que A, activait tous les autres groupes liés, tels que B et C. »
« L’un des effets importants de cette étude sur le monde réel est d’éclairer les études futures sur des maladies telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique », a déclaré Bazhenov. « Des études ont montré que les personnes atteintes de ces maladies obtiennent de moins bons résultats dans les tâches de la mémoire relationnelle et ont également un sommeil perturbé, en particulier le sommeil à ondes lentes.
Améliorer le sommeil à ondes lentes afin d’atténuer certains symptômes cognitifs
« Notre étude suggère que se concentrer sur l’amélioration du sommeil à ondes lentes afin d’atténuer certains des symptômes cognitifs associés à ces maladies peut être une voie plus fructueuse que de se concentrer exclusivement sur les symptômes cognitifs. »
Les auteurs ont également noté que la fonction de la mémoire et la qualité du sommeil déclinent avec l’âge, mais les technologies actuelles ou nouvelles qui augmentent les oscillations du sommeil pourraient contribuer à protéger et à améliorer la fonction de la mémoire chez les personnes âgées.
Cette recherche a été publiée dans The Journal of Neuroscience.
Source : University of California – San Diego
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