Des chercheurs de l’Université Cornell ont découvert que l’élève est essentiel pour comprendre comment et quand le cerveau forme des souvenirs forts et durables.
En étudiant des souris équipées d'électrodes cérébrales et de minuscules caméras de suivi oculaire, les chercheurs ont déterminé que de nouveaux souvenirs sont rejoués et consolidés lorsque la pupille est contractée pendant une sous-étape du sommeil non paradoxal. Lorsque la pupille est dilatée, le processus se répète pour les souvenirs plus anciens. La capacité du cerveau à séparer ces deux sous-étapes du sommeil avec une microstructure jusqu'alors inconnue est ce qui empêche « l'oubli catastrophique » dans lequel la consolidation d'un souvenir en efface un autre.
Les résultats pourraient conduire à de meilleures techniques d’amélioration de la mémoire chez les humains et aider les informaticiens à former des réseaux neuronaux artificiels pour qu’ils soient plus efficaces. L'étude, sous embargo jusqu'à 11 h HE le 1er janvier à Natureétait dirigé par les professeurs adjoints Azahara Oliva et Antonio Fernández-Ruiz.
Au cours d'un mois, un groupe de souris a appris diverses tâches, telles que collecter de l'eau ou des biscuits dans un labyrinthe. Ensuite, les souris ont été équipées d’électrodes cérébrales et de minuscules caméras espion suspendues devant leurs yeux pour suivre la dynamique de leurs pupilles. Un jour, les souris ont appris une nouvelle tâche et lorsqu'elles se sont endormies, les électrodes ont capturé leur activité neuronale et les caméras ont enregistré les changements sur leurs pupilles.
Le sommeil non paradoxal est le moment où la véritable consolidation de la mémoire se produit, et ces moments sont des périodes très, très courtes indétectables par les humains, comme 100 millisecondes. Comment le cerveau répartit-il ces projections de mémoire très rapides et très courtes tout au long de la nuit ? Et comment cela sépare-t-il les nouvelles connaissances qui arrivent, de manière à ne pas interférer avec les anciennes connaissances que nous avons déjà en tête ? »
Azahara Oliva, professeur adjoint, Université Cornell
Les enregistrements ont montré que la structure temporelle des souris endormies est plus variée et plus proche des phases de sommeil chez l'homme qu'on ne le pensait auparavant. En interrompant le sommeil des souris à différents moments et en testant plus tard dans quelle mesure elles se souvenaient des tâches apprises, les chercheurs ont pu analyser les processus. Lorsqu'une souris entre dans un sous-stade de sommeil non paradoxal, sa pupille rétrécit et c'est ici que les tâches récemment apprises – c'est-à-dire les nouveaux souvenirs – sont réactivées et consolidées, alors que les connaissances antérieures ne le sont pas. A l’inverse, les souvenirs plus anciens sont rejoués et intégrés lorsque la pupille est dilatée.
« C'est comme un nouvel apprentissage, un ancien savoir, un nouvel apprentissage, un ancien savoir, et cela fluctue lentement tout au long du sommeil », a déclaré Oliva. « Nous proposons que le cerveau ait cette échelle de temps intermédiaire qui sépare le nouvel apprentissage des anciennes connaissances. »
La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health, la Sloan Foundation, la Whitehall Foundation, le programme de bourses Klingenstein-Simons et le programme de bourses Klarman.
