Les chercheurs de l'UC Irvine ont découvert que les ondes cérébrales cruciales pour le sommeil profond, que l'on croyait auparavant générées uniquement par un circuit cérébral spécifique, proviennent également de l'hippocampe, offrant ainsi de nouvelles informations sur le traitement de la mémoire pendant le sommeil.
Comprendre l’activité hippocampique pourrait améliorer les thérapies du sommeil et de la cognition.
Des chercheurs du département de génie biomédical de l'Université de Californie à Irvine ont découvert une nouvelle origine pour deux ondes cérébrales essentielles – les ondes lentes et les fuseaux du sommeil – qui sont essentielles au sommeil profond. Alors que l'on pensait traditionnellement que ces ondes cérébrales provenaient uniquement d'un circuit reliant le thalamus et le cortex, les découvertes de l'équipe, publiées dans Rapports scientifiquessuggèrent que les axones des centres de mémoire de l'hippocampe jouent un rôle.
Depuis des décennies, les ondes lentes et les fuseaux de sommeil ont été identifiés comme des éléments essentiels du sommeil profond, mesurés grâce à des enregistrements électroencéphalographiques du cuir chevelu. Cependant, l'équipe dirigée par UC Irvine a révélé une nouvelle source de ces ondes cérébrales dans l'hippocampe et a pu les mesurer dans des axones uniques.
L'étude démontre que les ondes lentes et les fuseaux de sommeil peuvent provenir d'axones situés dans la région cornu ammonis 3 de l'hippocampe. Ces oscillations de tension se produisent indépendamment de l’activité de pointe neuronale, remettant en question les théories existantes sur la génération de ces ondes cérébrales.
Méthodologie et résultats de recherche
« Notre recherche met en lumière un aspect jusqu'alors méconnu de l'activité cérébrale du sommeil profond », a déclaré l'auteur principal Mengke Wang, ancien étudiant de premier cycle en génie biomédical de l'UC Irvine et maintenant étudiant diplômé de l'Université Johns Hopkins (Wang a mené l'étude alors qu'il était à l'UC Irvine). ). « Nous avons découvert que l'hippocampe, généralement associé à la formation de la mémoire, joue un rôle crucial dans la génération d'ondes lentes et de fuseaux de sommeil, offrant ainsi de nouvelles perspectives sur la façon dont ces ondes cérébrales soutiennent le traitement de la mémoire pendant le sommeil. »
L’équipe a utilisé des techniques innovantes – notamment des reconstructions in vitro de sous-régions de l’hippocampe et des tunnels microfluidiques pour la communication avec un seul axone – pour observer les ondes fusiformes spontanées dans les neurones hippocampiques isolés. Ces résultats suggèrent que les oscillations du fuseau proviennent de canaux ioniques actifs dans les axones, plutôt que de la conduction volumique comme on le pensait auparavant.
Implications et recherches futures
« La découverte des oscillations du fuseau dans les axones de l'hippocampe ouvre de nouvelles voies pour comprendre les mécanismes sous-jacents à la consolidation de la mémoire pendant le sommeil », a déclaré le co-auteur Gregory Brewer, professeur adjoint de génie biomédical. « Ces résultats ont des implications significatives pour la recherche sur le sommeil, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles approches pour traiter les troubles liés au sommeil. »
Les autres affiliations de recherche de Brewer comprennent l'Institut pour les troubles de la mémoire et les troubles neurologiques et le Centre de neurobiologie de l'apprentissage et de la mémoire.
En découvrant le rôle de l'hippocampe dans la génération d'ondes lentes et de fuseaux de sommeil, cette recherche élargit notre compréhension de l'activité cérébrale pendant le sommeil profond et de son impact sur le traitement de la mémoire. Les résultats offrent une base prometteuse pour de futures études explorant le potentiel thérapeutique du ciblage de l’activité hippocampique pour améliorer la qualité du sommeil et la fonction cognitive.
Se joignant à Brewer et Wang dans cette étude, qui a reçu le soutien financier de la Fondation UCI, se trouvaient William Tang, professeur émérite de génie biomédical ; Bryce Mander, professeur agrégé de psychiatrie et de comportement humain ; et Samuel Lassers, étudiant-chercheur diplômé en génie biomédical.
