302. NEUROSCIENCES & PSYCHOLOGIE

Dormir ou étudier ? Pour la rétention de la mémoire, le sommeil est essentiel.

Résumé : : Le sommeil est essentiel à la formation de la mémoire, mais le manque de sommeil perturbe gravement ce processus. Les neurones de l'hippocampe qui se réactivent pendant le sommeil contribuent à consolider les souvenirs, mais cette réactivation est altérée sans repos adéquat. Ces résultats soulignent l'importance du sommeil pour un apprentissage efficace et la rétention de la mémoire.

Faits marquants:

1. Le sommeil réactive les neurones de l’hippocampe, favorisant la formation de la mémoire.

2. La privation de sommeil supprime la réactivation des neurones, nuisant à la rétention de la mémoire.

3. Rattraper le sommeil ne permet pas de récupérer complètement la consolidation de la mémoire perdue.

Source : Université du Michigan

Imaginez que vous êtes étudiant, que c'est la semaine des examens et que vous vous préparez à un examen important : allez-vous travailler toute la nuit ou vous reposer un peu ?

Comme le savent de nombreuses personnes aux yeux étourdis qui ont regardé un examen d'un air absent, le manque de sommeil peut rendre extrêmement difficile la rétention d'informations.

Deux nouvelles études de l’Université du Michigan révèlent pourquoi il en est ainsi et ce qui se passe dans le cerveau pendant le sommeil et la privation de sommeil pour favoriser ou nuire à la formation des souvenirs.

Étant donné l'importance du sommeil, l'équipe de Diba a voulu étudier ce qui se passe dans le cerveau en cas de privation de sommeil. Crédit : Neuroscience News

Des neurones spécifiques peuvent être adaptés à des stimuli spécifiques.

Par exemple, les rats dans un labyrinthe ont des neurones qui s'allument lorsque l'animal atteint des points spécifiques du labyrinthe. Ces neurones, appelés neurones de localisation, sont également actifs chez les humains et les aident à s'orienter dans leur environnement.

Mais que se passe-t-il pendant le sommeil ?

« Si ce neurone réagit pendant le sommeil, que pouvez-vous en déduire ? », a déclaré Kamran Diba, Ph.D., professeur associé d'anesthésiologie à la faculté de médecine de l'UM.

Une étude, résumée dans la revue Nature et dirigée par Diba et l'ancien étudiant diplômé Kourosh Maboudi, Ph.D., examine les neurones de l'hippocampe, une structure en forme d'hippocampe située au plus profond du cerveau et impliquée dans la formation de la mémoire, et a découvert un moyen de visualiser le réglage des modèles neuronaux associés à un emplacement pendant qu'un animal dormait.

Un type d’activité électrique appelé ondulations à ondes aiguës émane de l’hippocampe toutes les deux secondes, sur une période de plusieurs heures, pendant les états de repos et le sommeil.

Les chercheurs ont été intrigués par la synchronisation des ondulations et par la distance qu’elles parcourent, apparemment pour diffuser des informations d’une partie du cerveau à une autre.

On pense que ces activations permettent aux neurones de former et de mettre à jour les souvenirs, y compris ceux liés au lieu.

Pour l'étude, l'équipe a mesuré l'activité cérébrale d'un rat pendant son sommeil, après que celui-ci ait terminé un nouveau labyrinthe.

En utilisant un type d’inférence statistique appelé apprentissage bayésien, ils ont pu pour la première fois déterminer quels neurones répondraient à quels endroits dans le labyrinthe.

« Supposons qu'un neurone préfère un certain coin du labyrinthe. Nous pourrions voir ce neurone s'activer avec d'autres qui montrent une préférence similaire pendant le sommeil. Mais parfois, des neurones associés à d'autres zones peuvent s'activer conjointement avec cette cellule.

« Nous avons ensuite constaté que lorsque nous le remettions dans le labyrinthe, les préférences de localisation des neurones changeaient en fonction des cellules avec lesquelles ils s'activaient pendant le sommeil », a déclaré Diba.

La méthode leur permet de visualiser la plasticité ou la dérive représentationnelle des neurones en temps réel.

Cela renforce également la théorie de longue date selon laquelle la réactivation des neurones pendant le sommeil explique en partie pourquoi le sommeil est important pour les souvenirs.

Étant donné l’importance du sommeil, l’équipe de Diba a voulu étudier ce qui se passe dans le cerveau dans le contexte de la privation de sommeil.

Dans la deuxième étude, également publiée dans Nature , l'équipe, dirigée par Diba et l'ancien étudiant diplômé Bapun Giri, Ph. D., a comparé la quantité de réactivation des neurones (où les neurones qui se sont déclenchés pendant l'exploration du labyrinthe se déclenchent spontanément à nouveau au repos) et la séquence de leur réactivation (quantifiée comme une relecture), pendant le sommeil et pendant la perte de sommeil.

Ils ont découvert que les schémas de déclenchement des neurones impliqués dans la réactivation et la répétition de l'expérience du labyrinthe étaient plus élevés pendant le sommeil que pendant la privation de sommeil.

La privation de sommeil correspondait à un taux similaire ou supérieur d’ondulations d’ondes aiguës, mais à des ondes d’amplitude plus faible et à des ondulations de puissance plus faible.

« Cependant, dans près de la moitié des cas, la réactivation de l'expérience du labyrinthe lors des ondulations à ondes aiguës a été complètement supprimée pendant la privation de sommeil », a déclaré Diba.

Lorsque les rats privés de sommeil ont pu rattraper leur sommeil, a-t-il ajouté, même si la réactivation a légèrement rebondi, elle n'a jamais égalé celle des rats qui dormaient normalement. De plus, la capacité de relecture a été également altérée, mais n'a pas été récupérée lorsque le sommeil perdu a été retrouvé.

Étant donné que la réactivation et la répétition sont importantes pour la mémoire, les résultats démontrent les effets néfastes du manque de sommeil sur la mémoire.

L’équipe de Diba espère continuer à étudier la nature du traitement de la mémoire pendant le sommeil et pourquoi ils doivent être réactivés ainsi que les effets de la pression du sommeil sur la mémoire.

Les auteurs supplémentaires incluent Hiroyuki Miyawaki, Caleb Kemere, Nathaniel Kinshy, Utku Kaya et Ted Abel.

À propos de cette actualité sur la recherche sur le sommeil et la mémoire

Auteur : Kelly Malcom
Source : Université du Michigan
Contact : Kelly Malcom – Université du Michigan
Image : L'image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès fermé.
« La perte de sommeil diminue la réactivation et la répétition hippocampiques » par Kamran Diba et al. Nature

Abstrait

La perte de sommeil diminue la réactivation et la relecture hippocampiques

Les souvenirs bénéficient du sommeil, et la réactivation et la répétition des expériences d'éveil pendant les ondulations aiguës de l'hippocampe (SWR) sont considérées comme cruciales pour ce processus. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont ces schémas sont affectés par le manque de sommeil.

Nous avons enregistré ici l'activité neuronale CA1 sur 12 h chez des rats pendant l'exploration du labyrinthe, le sommeil et la privation de sommeil, suivis d'un sommeil récupérateur. Nous avons constaté que les SWR présentaient des taux soutenus ou plus élevés pendant la privation de sommeil, mais avec une puissance plus faible et des ondulations de fréquence plus élevées.

Les cellules pyramidales ont montré une activation soutenue pendant la privation de sommeil et une activation réduite pendant le sommeil, mais leurs taux d'activation étaient comparables pendant les SWR, quel que soit l'état de sommeil.

Malgré la forte activité et l'abondance des SWR pendant la privation de sommeil, nous avons constaté que la réactivation et la répétition des schémas d'activation neuronale étaient diminuées pendant ces périodes et, dans certains cas, complètement abolies par rapport au sommeil ad libitum. La réactivation a partiellement rebondi après le sommeil de récupération, mais n'a pas réussi à atteindre les niveaux trouvés dans le sommeil naturel.

Ces résultats décrivent les conséquences néfastes de la perte de sommeil sur la fonction hippocampique au niveau du réseau et révèlent une dissociation entre les nombreux SWR provoqués lors de la privation de sommeil et les quelques réactivations et rediffusions qui se produisent lors de ces événements.

Juillet 2024