Quelle étape du sommeil est la plus importante pour l'apprentissage: REM ou non REM? Le sommeil améliore-t-il l'apprentissage en améliorant les compétences pendant que les gens somnolent ou en renforçant ces compétences dans le cerveau afin qu'ils soient moins susceptibles de les oublier? Ces processus se produisent-ils chaque fois que quelqu'un dort, ou seulement après avoir appris quelque chose de nouveau?
La réponse à ces questions, selon une nouvelle étude sur l'apprentissage visuel, est «tout ce qui précède».
Le sommeil est bon pour de nombreux processus dans le corps et l'esprit, mais la controverse était de savoir comment le sommeil est bon. Le sommeil non paradoxal et le sommeil paradoxal apportent-ils des contributions différentes, ou le stade du sommeil n'a-t-il pas d'importance? Nous pensons avoir une réponse, car nous montrons clairement la différence entre les rôles du sommeil non paradoxal et du sommeil paradoxal dans l'apprentissage perceptuel visuel. «
Yuka Sasaki, auteur correspondant, professeur de sciences cognitives, linguistiques et psychologiques (recherche) à l'Université Brown
Dans l'étude, publiée dans Neuroscience de la nature le lundi 20 juillet, de jeunes adultes ont été formés pour identifier une lettre et l'orientation d'un ensemble de lignes sur un fond texturé dans deux tâches différentes: une avant de dormir et une après le sommeil. Entre les deux tâches, les chercheurs ont analysé les ondes cérébrales des participants pendant leur sommeil et mesuré simultanément les concentrations de deux produits chimiques différents dans leur cerveau: un neurotransmetteur excitateur appelé glutamate et un neurotransmetteur inhibiteur appelé acide gamma-aminobutyrique. Séparément, les chercheurs ont effectué les mêmes analyses sur des personnes qui ne participaient pas aux tâches d'apprentissage visuel.
En mesurant le rapport de ces deux produits chimiques dans le cerveau – appelé équilibre excitation / inhibition (E / I) – les scientifiques peuvent recueillir des indices sur l'état d'une zone particulière du cerveau. Parfois, comme lorsqu'une zone cérébrale a un équilibre E / I élevé, les neurones forment activement de nouvelles connexions, ce qui signifie que la zone cérébrale a un degré élevé de plasticité.
À l'inverse, lorsqu'une zone cérébrale a un faible équilibre E / I, on dit qu'elle est dans un état de stabilisation. Pendant la stabilisation, les connexions neuronales moins importantes sont élaguées, augmentant ainsi l'efficacité et la résilience des connexions restantes. La plasticité et la stabilisation font toutes deux partie intégrante du processus d'apprentissage: la plasticité se traduit généralement par des gains de performance, et la stabilisation empêche le nouvel apprentissage d'être écrasé ou perturbé par l'apprentissage futur.
Cette nouvelle étude a révélé que la plasticité et la stabilisation se produisent à différents stades du sommeil.
Pendant le sommeil non REM (NREM), les zones visuelles du cerveau des participants présentaient un équilibre E / I suggérant une plasticité accrue. Le modèle a été trouvé même parmi les participants qui n'ont pas participé aux tâches d'apprentissage visuel, ce qui signifie qu'il se produit même en l'absence d'apprentissage.
Cependant, le stade REM semble être nécessaire pour que les gens récoltent les avantages de la plasticité accrue qu'ils présentent pendant le sommeil NREM. Pendant le sommeil paradoxal, les concentrations chimiques dans le cerveau des participants ont indiqué que leurs zones visuelles avaient subi une stabilisation. (Ce processus ne s'est produit que chez les participants qui ont participé aux tâches d'apprentissage visuel, ce qui suggère que, contrairement à la plasticité, la stabilisation pendant le sommeil se produit uniquement en présence d'apprentissage.)
Les participants qui n'ont subi que le sommeil NREM n'ont montré aucun gain de performance, probablement parce que la nouvelle tâche post-sommeil a interféré avec leur apprentissage de la tâche pré-sommeil. À l'inverse, ceux qui ont subi à la fois un sommeil NREM et un sommeil paradoxal ont montré des gains de performance significatifs pour la tâche avant et après le sommeil.
«J'espère que cela aidera les gens à réaliser que le sommeil non paradoxal et le sommeil paradoxal sont importants pour l'apprentissage», a déclaré Sasaki. «Lorsque les gens dorment la nuit, il y a de nombreux cycles de sommeil. Le sommeil paradoxal apparaît au moins trois, quatre, cinq fois, et surtout dans la dernière partie de la nuit. Nous voulons avoir beaucoup de sommeil paradoxal pour nous aider à nous souvenir plus solidement, donc nous ne devrions pas raccourcir notre sommeil. «
À l'avenir, Sasaki et ses collègues aimeraient voir si leurs résultats peuvent être généralisés à d'autres types d'apprentissage. Ils aimeraient également combiner cette recherche avec leurs recherches antérieures sur l'apprentissage perceptif visuel et la récompense.
«Auparavant, nous avons montré que la récompense améliore l'apprentissage visuel par le sommeil, nous aimerions donc comprendre comment cela fonctionne», a-t-elle déclaré. « C'est ambitieux, mais nous pourrions peut-être étendre cette recherche à d'autres types d'apprentissage afin de mieux nous souvenir et de développer un meilleur apprentissage moteur, de meilleures compétences visuelles et une meilleure créativité. »
La source:
Référence du journal:
Tamaki, M., et al. (2020) Contributions complémentaires du sommeil non paradoxal et paradoxal à l'apprentissage visuel. Neuroscience de la nature. doi.org/10.1038/s41593-020-0666-y.
