ÉTUDE // La vie secrète du cerveau : qu’advient-il de notre mémoire pendant que nous dormons ?
Pourquoi dormons-nous ? Les scientifiques débattent de cette question depuis des millénaires, mais une nouvelle étude ajoute de nouveaux indices pour résoudre ce mystère.
Les résultats, publiés dans le Journal of Neuroscience, pourraient aider à expliquer comment les gens façonnent leur mémoire et apprennent, et pourraient finalement aider à développer des outils de soutien pour les personnes atteintes de maladies ou de blessures neurologiques. L’étude a été menée par le Massachusetts General Hospital en collaboration avec des collègues de l’Université Brown, du Département des anciens combattants et de plusieurs autres institutions, informe Harvard.Edu.
Les scientifiques qui étudient les animaux de laboratoire ont depuis longtemps découvert un phénomène connu sous le nom de “reprise” qui se produit pendant le sommeil, explique le neurologue Daniel Rubin du Centre de neurotechnologie et de neurorécupération du MGH, auteur principal de l’étude. La reprise est censée être une stratégie que le cerveau utilise pour se souvenir de nouvelles informations.
Si une souris est entraînée à trouver son chemin dans un labyrinthe, les dispositifs de surveillance peuvent montrer qu’un schéma spécifique de cellules cérébrales, ou neurones, s’allumera lorsqu’il traversera le bon chemin.
Les scientifiques pensent que cette reprise de l’apparition des impulsions neurales pendant le sommeil est la façon dont le cerveau exerce les informations nouvellement apprises, ce qui permet de consolider une mémoire, c’est-à-dire de la convertir d’une mémoire à court terme en une mémoire à long terme.
Le dispositif expérimental BrainGate
Cependant, la reprise n’a été démontrée de manière convaincante que chez les animaux de laboratoire.
Pour étudier si la reprise se produit dans le cortex moteur humain – la région du cerveau qui régit le mouvement – Rubin, Cash et leurs collègues ont recruté un homme de 36 ans atteint de tétraplégie, ce qui signifie qu’il ne peut pas bouger ses membres supérieurs et inférieurs, dans son cas dû à une lésion de la moelle épinière. L’homme, identifié dans l’étude comme T11, participe à une étude clinique d’un dispositif d’interface cerveau-ordinateur qui lui permet d’utiliser un curseur et un clavier d’ordinateur sur un écran.
Le dispositif expérimental est développé par le consortium BrainGate, un effort collaboratif impliquant des cliniciens, des neuroscientifiques et des ingénieurs de plusieurs institutions afin de créer des technologies pour restaurer la communication, la mobilité et l’indépendance des personnes atteintes de maladies neurologiques, de blessures ou de perte d’un membre. Le consortium est dirigé par Leigh R. Hochberg du MGH, de l’Université Brown et du Département des anciens combattants.
Dans l’étude, on a demandé à T11 d’effectuer une tâche de mémoire similaire au jeu électronique Simon, dans laquelle un joueur observe un motif de lumières colorées clignotantes, puis doit se souvenir et reproduire cette séquence. Il contrôlait le curseur sur l’écran de l’ordinateur simplement en pensant au mouvement de sa propre main. Les capteurs implantés dans le cortex moteur de T11 mesuraient les schémas de l’influx neuronal, qui reflétaient le mouvement intentionnel de sa main, lui permettant de déplacer le curseur sur l’écran et de cliquer dessus aux endroits souhaités. Ces signaux cérébraux ont été enregistrés et transmis sans fil à un ordinateur.
Cette nuit-là, alors que T11 dormait chez lui, l’activité de son cortex moteur a été enregistrée et transmise sans fil à un ordinateur. “Ce que j’ai découvert était assez incroyable”, dit Rubin. “En gros, il a joué au jeu pendant la nuit, dans son sommeil.” À plusieurs reprises, dit Rubin, les schémas de brûlure neuronale de T11 pendant le sommeil correspondaient exactement aux schémas qui se produisaient alors qu’il effectuait le jeu d’appariement de la mémoire plus tôt dans la journée.
Phase de sommeil paradoxal, la phase la plus souvent associée au rêve
“Il s’agit de la preuve la plus directe de récidive dans le cortex moteur qui ait jamais été observée dans le sommeil humain”, déclare Rubin. La plupart des récidives détectées dans l’étude se sont produites pendant le sommeil lent, une phase de sommeil profond. Fait intéressant, la reprise était beaucoup moins susceptible d’être détectée lorsque T11 était dans la phase REM du sommeil, la phase la plus souvent associée au rêve. Rubin et Cash pensent que cet article est une base pour en savoir plus sur la reprise et son rôle dans l’apprentissage et la mémoire humaine.
“Notre espoir est que nous puissions tirer parti de ces informations pour aider à construire de meilleures interfaces cerveau-ordinateur et proposer des paradigmes pour aider les gens à apprendre plus rapidement et plus efficacement à reprendre le contrôle après une blessure”, déclare Cash, soulignant l’importance de déplacer cette ligne de recherche des animaux aux sujets humains. “Ce type de recherche bénéficie grandement de l’interaction étroite que nous entretenons avec nos participants”, a-t-il ajouté, reconnaissant envers T11 et les autres participants à l’essai clinique BrainGate.
