Des recherches récentes menées par la Harvard Medical School ont mis en lumière les fondements neurologiques de la rêverie. L’étude, menée sur des souris, a révélé que les neurones du cortex visuel se déclenchent selon des schémas similaires à ceux observés lors de la visualisation d’images, indiquant une rêverie. Ces schémas, particulièrement évidents dans les premières rêveries, prédisent les futures réponses cérébrales aux stimuli visuels, suggérant un rôle des rêveries dans la plasticité cérébrale. La recherche met également en évidence l’importance des rêveries dans les processus d’apprentissage et de mémoire, tant chez la souris que potentiellement chez l’homme. Crédit : Issues.fr.com
Les observations chez la souris suggèrent le rôle des rêveries dans le remodelage du cerveau.
- Pendant un réveil calme, l’activité cérébrale chez la souris suggère que les animaux rêvent d’une image récente.
- Rêver d’une image récemment vue permettait de prédire comment le cerveau réagirait à l’image dans le futur.
- Les résultats suggèrent que les rêveries pourraient jouer un rôle dans la plasticité cérébrale.
Comprendre le cerveau pendant les rêveries
Vous êtes assis tranquillement et soudain, votre cerveau se déconnecte du monde et se tourne vers quelque chose de complètement différent – peut-être une expérience récente ou un vieux souvenir. Vous venez de rêver.
Pourtant, malgré l’omniprésence de cette expérience, ce qui se passe dans le cerveau pendant la rêverie est une question qui a largement échappé aux neuroscientifiques.
Or, une étude chez la souris, publiée le 13 décembre dans Nature, a rapproché une équipe dirigée par des chercheurs de la Harvard Medical School de sa découverte.
Les chercheurs ont suivi l’activité des neurones du cortex visuel du cerveau de souris tandis que les animaux restaient dans un état de veille tranquille. Ils ont découvert que ces neurones se déclenchaient parfois selon un schéma similaire à celui qui se produisait lorsqu’une souris regardait une image réelle, ce qui suggère que la souris pensait – ou rêvait – à l’image. De plus, les schémas d’activité au cours des premières rêveries d’une souris prédisaient comment la réponse du cerveau à l’image changerait au fil du temps.
La recherche fournit des preuves alléchantes, bien que préliminaires, selon lesquelles les rêveries peuvent façonner la réponse future du cerveau à ce qu’il voit. Cette relation causale doit être confirmée par des recherches plus approfondies, a prévenu l’équipe, mais les résultats offrent un indice intrigant selon lequel les rêveries pendant un éveil calme pourraient jouer un rôle dans la plasticité cérébrale – la capacité du cerveau à se remodeler en réponse à de nouvelles expériences.
Explorer les rêveries et la plasticité cérébrale
« Nous voulions savoir comment ce processus de rêverie se produisait au niveau neurobiologique et si ces moments de réflexion tranquille pouvaient être importants pour l’apprentissage et la mémoire », a déclaré l’auteur principal Nghia Nguyen, doctorant en neurobiologie à l’Institut Blavatnik du HMS.
Les scientifiques ont passé beaucoup de temps à étudier comment les neurones rejouent des événements passés pour former des souvenirs et cartographier l’environnement physique dans l’hippocampe, une région cérébrale en forme d’hippocampe qui joue un rôle clé dans la mémoire et la navigation spatiale.
Un focus sur le cortex visuel
En revanche, peu de recherches ont été menées sur la relecture des neurones dans d’autres régions du cerveau, notamment le cortex visuel. De tels efforts fourniraient des informations précieuses sur la façon dont les souvenirs visuels se forment.
« Mon laboratoire s’est demandé si nous pouvions enregistrer suffisamment de neurones dans le cortex visuel pour comprendre exactement ce dont la souris se souvient – et ensuite relier cette information à la plasticité cérébrale », a déclaré l’auteur principal Mark Andermann, professeur de médecine à Beth Israel Deaconess Medical. Center et professeur de neurobiologie à HMS.
Au cours des expériences, les souris ont regardé à plusieurs reprises l’une des deux images présentées ici, avec des pauses d’une minute entre les deux. Les images ont été sélectionnées en fonction de leur capacité à susciter une forte réponse des neurones du cortex visuel. Crédit : laboratoire Andermann
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont montré à plusieurs reprises à des souris l’une des deux images, chacune composée d’un motif en damier différent de carrés gris et tachetés de noir et blanc. Entre les images, les souris ont passé une minute à regarder un écran gris. L’équipe a enregistré simultanément l’activité d’environ 7 000 neurones du cortex visuel.
Les chercheurs ont découvert que lorsqu’une souris regardait une image, les neurones se déclenchaient selon un schéma spécifique et les schémas étaient suffisamment différents pour distinguer l’image un de l’image deux. Plus important encore, lorsqu’une souris regardait l’écran gris entre les images, les neurones se déclenchaient parfois selon un schéma similaire, mais pas identique, à celui lorsque la souris regardait l’image, signe qu’elle rêvait de l’image. Ces rêveries se produisaient uniquement lorsque les souris étaient détendues, caractérisées par un comportement calme et de petites pupilles.
Sans surprise, les souris rêvaient davantage à l’image la plus récente – et elles rêvaient davantage au début de la journée qu’à la fin, alors qu’elles avaient déjà vu chaque image des dizaines de fois.
Mais ce que les chercheurs ont découvert ensuite était complètement inattendu.
Entre les images, les souris ont passé une minute à regarder un écran gris. Pendant ce temps, les neurones du cortex visuel du cerveau, montrés ici, se déclenchaient occasionnellement selon un schéma similaire à celui observé lorsque les souris regardaient une image, suggérant que les souris rêvaient de l’image. Crédit : laboratoire Andermann
Tout au long de la journée et au fil des jours, les schémas d’activité observés lorsque les souris regardaient les images ont changé – ce que les neuroscientifiques appellent la « dérive représentationnelle ». Pourtant, cette dérive n’était pas aléatoire. Au fil du temps, les modèles associés aux images sont devenus encore plus différents les uns des autres, jusqu’à ce que chacun implique un ensemble de neurones presque entièrement distinct. Notamment, le motif observé lors des premières rêveries d’une souris sur une image prédisait ce que le motif deviendrait lorsque la souris regarderait l’image plus tard.
« Il y a une dérive dans la façon dont le cerveau réagit à la même image au fil du temps, et ces premières rêveries peuvent prédire où va la dérive », a déclaré Andermann.
Enfin, les chercheurs ont découvert que les rêveries du cortex visuel se produisaient en même temps que l’activité de relecture se produisait dans l’hippocampe, ce qui suggère que les deux régions du cerveau communiquaient pendant ces rêveries.
S’asseoir, peut-être pour rêver
Sur la base des résultats de l’étude, les chercheurs soupçonnent que ces rêveries pourraient être activement impliquées dans la plasticité cérébrale.
« Lorsque vous voyez deux images différentes plusieurs fois, il devient important de les distinguer. Nos résultats suggèrent que la rêverie peut guider ce processus en éloignant les schémas neuronaux associés aux deux images », a déclaré Nguyen, tout en notant que cette relation doit être confirmée.
Nguyen a ajouté qu’apprendre à différencier les images devrait aider la souris à répondre à chaque image avec plus de spécificité à l’avenir.
Ces observations concordent avec un nombre croissant de preuves chez les rongeurs et les humains selon lesquelles entrer dans un état d’éveil tranquille après une expérience peut améliorer l’apprentissage et la mémoire.
Ensuite, les chercheurs prévoient d’utiliser leurs outils d’imagerie pour visualiser les connexions entre les neurones individuels du cortex visuel et pour examiner comment ces connexions changent lorsque le cerveau « voit » une image.
« Nous avons recherché ces 99 pour cent d’activité cérébrale inexplorée et découvert qu’il y a tellement de richesse dans le cortex visuel dont personne ne savait rien », a déclaré Andermann.
La question de savoir si les rêveries humaines impliquent des schémas d’activité similaires dans le cortex visuel est une question ouverte, et la réponse nécessitera des expériences supplémentaires. Cependant, il existe des preuves préliminaires qu’un processus analogue se produit chez les humains lorsqu’ils se souviennent d’images visuelles.
Randy Buckner, professeur de psychologie et de neurosciences de la famille Sosland à l’Université Harvard, a montré que l’activité cérébrale dans le cortex visuel augmente lorsqu’on demande aux gens de se souvenir d’une image en détail. D’autres études ont enregistré des poussées d’activité électrique dans le cortex visuel et l’hippocampe lors d’un tel rappel.
Pour les chercheurs, les résultats de leur étude et d’autres suggèrent qu’il peut être important de faire de la place à des moments d’éveil tranquilles qui mènent à la rêverie. Pour une souris, cela peut signifier faire une pause dans le visionnement d’une série d’images et, pour un humain, cela peut signifier faire une pause dans le défilement sur un smartphone.
« Nous sommes convaincus que si vous ne vous accordez jamais de temps d’arrêt, vous n’aurez pas autant de ces événements de rêverie, qui peuvent être importants pour la plasticité cérébrale », a déclaré Andermann.
Les autres auteurs de l’article incluent Andrew Lutas, Oren Amsalem, Jesseba Fernando, Andy Young-Eon Ahn, Richard Hakim, Josselyn Vergara, Justin McMahon, Jordane Dimidschstein et Bernardo Sabatini.
La recherche a été financée par une bourse de recherche en sciences et en ingénierie de la Défense nationale, une bourse Gilliam du Howard Hughes Medical Institute, le Instituts nationaux de la santé (F32 DK112589; DP2 DK105570; DP1 AT010971-02S1; R01 MH12343), un prix de la Davis Family Foundation, un McKnight Scholar Award, un Harvard Mind Brain Behaviour Interfaculty Initiative Professor Research Award, la Harvard Brain Science Initiative Bipolar Disorder Seed Grant, et par Kent et Liz Dauten.
