Pourquoi le sommeil profond est-il bénéfique pour la mémoire ?
Les ondes cérébrales lentes rendent le néocortex particulièrement réceptif
On sait depuis près de 20 ans que des ondes électriques lentes et synchronisées dans le cerveau pendant le sommeil profond favorisent la formation des souvenirs. Mais on n'en connaissait pas la raison. Aujourd'hui, dans la revue Nature Communications, une équipe de chercheurs de la Charité - Universitätsmedizin Berlin avance une explication. Selon l'étude, les ondes lentes rendent le néocortex, siège de la mémoire à long terme, particulièrement réceptif aux informations. Ces résultats pourraient contribuer à optimiser les approches thérapeutiques visant à soutenir la formation de la mémoire depuis l'extérieur.
Comment se forment les mémoires permanentes ? Les experts pensent que pendant notre sommeil, notre cerveau rejoue les événements de la journée, en déplaçant les informations de la mémoire à court terme, l'hippocampe, vers la mémoire à long terme, située dans le néocortex. Les "ondes lentes" sont particulièrement importantes pour ce processus : il s'agit d'oscillations lentes et synchrones de la tension électrique dans le cortex qui se produisent pendant la phase de sommeil profond. Elles peuvent être mesurées à l'aide d'un électroencéphalogramme (EEG). Les ondes naissent lorsque la tension électrique de nombreux neurones augmente et diminue simultanément une fois par seconde.
"Nous savons depuis de nombreuses années que ces fluctuations de tension contribuent à la formation de la mémoire", explique le professeur Jörg Geiger, directeur de l'Institut de neurophysiologie de la Charité et responsable de l'étude récemment publiée. "Lorsque le sommeil lent est artificiellement augmenté de l'extérieur, la mémoire s'améliore. Mais ce que nous ne savions pas jusqu'à présent, c'est ce qui se passe exactement à l'intérieur du cerveau lorsque cela se produit, car il est extrêmement difficile d'étudier les flux d'informations à l'intérieur du cerveau humain".
Les ondes lentes renforcent les synapses
Le professeur et son équipe ont maintenant utilisé des tissus cérébraux humains intacts, ce qui est extrêmement rare, pour clarifier les processus qui sont très probablement à la base de la formation de la mémoire pendant le sommeil profond. Selon leurs conclusions, les ondes électriques lentes influencent la force des connexions synaptiques entre les neurones du néocortex, et donc leur réceptivité.
Pour leur étude, l'équipe de chercheurs a étudié des échantillons de tissus néocorticaux intacts prélevés sur 45 patients ayant subi une neurochirurgie pour traiter l'épilepsie ou une tumeur cérébrale à la Charité, à l'hôpital Evangelisches Klinikum Bethel (EvKB) ou au centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf (UKE). Les chercheurs ont simulé dans le tissu les fluctuations de tension typiques des ondes cérébrales lentes pendant le sommeil profond et ont ensuite mesuré la réaction des cellules nerveuses. Pour ce faire, ils ont utilisé des micropipettes en verre positionnées avec une précision de l'ordre du nanomètre. Pour "écouter" les communications entre plusieurs cellules nerveuses connectées à travers le tissu, ils ont utilisé jusqu'à dix "palpeurs de pipettes" à la fois - un nombre très élevé pour cette méthode, connue sous le nom de technique multipatch.
Un timing parfait contribue à la formation de la mémoire
L'équipe de chercheurs a découvert que les connexions synaptiques entre les neurones du néocortex sont renforcées au maximum à un moment très précis des fluctuations de tension. "Les synapses fonctionnent le plus efficacement immédiatement après que la tension soit passée de basse à haute", explique Franz Xaver Mittermaier, chercheur à l'Institut de neurophysiologie de la Charité et premier auteur de l'étude. "Pendant ce bref laps de temps, on peut considérer que le cortex a été placé dans un état de préparation élevé. Si le cerveau rejoue un souvenir à ce moment précis, il le transfère à la mémoire à long terme de manière particulièrement efficace. Ainsi, le sommeil lent favorise manifestement la formation de la mémoire en rendant le néocortex particulièrement réceptif pendant de nombreuses et courtes périodes".
Ces connaissances pourraient être utilisées pour améliorer la mémoire, par exemple dans le cas de troubles cognitifs légers chez les personnes âgées. Des groupes de recherche du monde entier travaillent sur des méthodes permettant d'utiliser de subtiles impulsions électriques - l'électrostimulation transcrânienne - ou des signaux acoustiques pour influencer les ondes lentes pendant le sommeil. "Pour l'instant, ces méthodes de stimulation sont optimisées par essais et erreurs, ce qui est un processus laborieux et fastidieux", explique le professeur Geiger. "Nos découvertes sur le moment idéal pourraient y contribuer. Pour la première fois, elles permettent de développer de manière ciblée des méthodes de stimulation pour stimuler la formation de la mémoire.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Franz X. Mittermaier, Thilo Kalbhenn, Ran Xu, Julia Onken, Katharina Faust, Thomas Sauvigny, Ulrich W. Thomale, Angela M. Kaindl, Martin Holtkamp, Sabine Grosser, Pawel Fidzinski, Matthias Simon, Henrik Alle, Jörg R. P. Geiger; "Membrane potential states gate synaptic consolidation in human neocortical tissue"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-12
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