On sait depuis près de 20 ans que des ondes électriques lentes et synchrones dans le cerveau pendant le sommeil profond favorisent la formation de souvenirs. La raison pour laquelle cela se produit était inconnue auparavant. Maintenant, j'écris dans le journal Communications naturellesune équipe de chercheurs de la Charité – Universitätsmedizin Berlin propose une explication. Selon l'étude, les ondes lentes rendent le néocortex, lieu de mémoire à long terme, particulièrement réceptif aux informations. Les résultats pourraient aider à optimiser les approches thérapeutiques destinées à soutenir la formation de la mémoire de l’extérieur.
Comment se forment les souvenirs permanents ? Les experts pensent que pendant que nous dormons, notre cerveau rejoue les événements de la journée, déplaçant les informations de l'emplacement de la mémoire à court terme, l'hippocampe, vers la mémoire à long terme située dans le néocortex. Les « ondes lentes » sont particulièrement essentielles à ce processus : des oscillations lentes et synchrones de tension électrique dans le cortex qui se produisent pendant la phase de sommeil profond. Ils peuvent être mesurés à l’aide d’un électroencéphalogramme (EEG). Les ondes naissent lorsque la tension électrique dans 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. cerveau. »
Les ondes lentes renforcent les synapses
Lui et son équipe ont désormais utilisé des tissus cérébraux humains intacts, ce qui est extrêmement rare, pour clarifier les processus très susceptibles d'être à l'origine de la formation de la mémoire pendant le sommeil profond. Selon leurs découvertes, 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 les fluctuations de tension typiques des ondes cérébrales lentes pendant le sommeil profond dans les tissus, puis ont mesuré la réponse des cellules nerveuses. Pour y parvenir, ils ont utilisé des micropipettes en verre positionnées précisément au nanomètre près. 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 important 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 de manière maximale à un moment très précis lors des fluctuations de tension. « Les synapses fonctionnent plus efficacement immédiatement après que la tension passe de bas en haut », explique Franz Xaver Mittermaier, chercheur à l'Institut de neurophysiologie de la Charité et premier auteur de l'étude. « Pendant cette brève fenêtre de temps, le cortex peut être considéré comme ayant été placé dans un état de préparation élevé. Si le cerveau relit un souvenir exactement à ce moment-là, il est transféré particulièrement efficacement vers la mémoire à long terme. Ainsi, lent Le sommeil par vagues soutient évidemment la formation de la mémoire en rendant le néocortex particulièrement réceptif pendant de nombreuses courtes périodes.
Ces connaissances pourraient être utilisées pour améliorer la mémoire, par exemple en cas de troubles cognitifs légers chez les personnes âgées. Des groupes de recherche du monde entier travaillent sur des méthodes utilisant des impulsions électriques subtiles – électrostimulation transcrânienne – ou des signaux acoustiques pour influencer les ondes lentes pendant le sommeil.
Cependant, à l’heure actuelle, ces approches de stimulation sont optimisées par essais et erreurs, ce qui constitue un processus laborieux et long. Nos découvertes sur le timing parfait pourraient y contribuer. Désormais, pour la première fois, ils permettent le développement ciblé de méthodes de stimulation visant à stimuler la formation de la mémoire. »
Prof. Jörg Geiger, directeur de l'Institut de neurophysiologie de la Charité
