Les neuroscientifiques ont déterminé que certaines expériences quotidiennes se transforment en souvenirs permanents pendant le sommeil grâce à un processus facilité par le cerveau. Une étude récente menée par la NYU Grossman School of Medicine a identifié des « ondulations brusques » dans l’hippocampe comme mécanisme clé qui sélectionne les souvenirs à conserver de façon permanente. Ces ondulations se produisent pendant les moments d'inactivité et jouent un rôle crucial dans la détermination des expériences, suivies de près par de multiples ondulations, qui sont consolidées en souvenirs durables pendant le sommeil.
Des recherches récentes identifient des « ondulations brusques » dans l’hippocampe comme un mécanisme cérébral qui détermine quelles expériences quotidiennes deviennent des souvenirs permanents, avec des ondulations significatives pendant les moments d’inactivité conduisant à une consolidation de la mémoire pendant le sommeil.
Les neuroscientifiques ont découvert au cours des dernières décennies que le cerveau convertit certaines expériences quotidiennes en souvenirs durables pendant le sommeil de la même nuit. Une étude récente introduit un mécanisme qui décide quels souvenirs sont suffisamment importants pour être conservés dans le cerveau jusqu'à ce que le sommeil les solidifie de façon permanente.
Dirigée par des chercheurs de la NYU Grossman School of Medicine, l’étude porte sur des cellules cérébrales appelées neurones qui « se déclenchent » – ou provoquent des fluctuations dans l’équilibre de leurs charges positives et négatives – pour transmettre des signaux électriques qui codent les souvenirs. De grands groupes de neurones dans une région du cerveau appelée hippocampe se déclenchent ensemble selon des cycles rythmiques, créant des séquences de signaux à quelques millisecondes d'intervalle qui peuvent coder des informations complexes.
Appelés « ondulations aiguës », ces « cris » adressés au reste du cerveau représentent l'activation quasi simultanée de 15 % des neurones de l'hippocampe et doivent leur nom à la forme qu'ils prennent lorsque leur activité est capturée par des électrodes et enregistrée sur un ordinateur. graphique.
Alors que des études antérieures avaient établi un lien entre les ondulations et la formation de la mémoire pendant le sommeil, la nouvelle étude, publiée récemment dans la revue Science, ont découvert que les événements diurnes suivis immédiatement de cinq à 20 ondulations brusques sont davantage rejoués pendant le sommeil et ainsi consolidés dans des souvenirs permanents. Les événements suivis de très peu, voire d'aucune ondulation brutale, n'ont pas réussi à former des souvenirs durables.
« Notre étude révèle que les ondulations brusques sont le mécanisme physiologique utilisé par le cerveau pour 'décider' de ce qu'il faut conserver et de ce qu'il faut rejeter », a déclaré l'auteur principal de l'étude György Buzsáki, MD, PhD, professeur Biggs de neurosciences au Département de Neurosciences et physiologie à NYU Langone Health.
Marcher et faire une pause
La nouvelle étude est basée sur un modèle connu : les mammifères, y compris les humains, font l'expérience du monde pendant quelques instants, puis font une pause, puis en font un peu plus, puis font une nouvelle pause. Selon les auteurs de l’étude, une fois que nous avons prêté attention à quelque chose, le calcul cérébral passe souvent en mode de réévaluation « inactif ». De telles pauses momentanées se produisent tout au long de la journée, mais les périodes d'inactivité les plus longues se produisent pendant le sommeil.
Buzsaki et ses collègues avaient précédemment établi qu'aucune ondulation brusque ne se produisait lorsque nous explorions activement des informations sensorielles ou bougeions, mais uniquement pendant les pauses inactives avant ou après. L'étude actuelle a révélé que les ondulations brusques des ondes représentent le mécanisme naturel de marquage pendant de telles pauses après des expériences de réveil, les schémas neuronaux marqués étant réactivés pendant le sommeil post-tâche.
Il est important de noter que les ondulations brusques sont connues pour être constituées du déclenchement de « cellules de lieu » de l’hippocampe dans un ordre spécifique qui code chaque pièce dans laquelle nous entrons et chaque bras d’un labyrinthe dans lequel une souris pénètre. Pour les souvenirs dont nous nous souvenons, ces mêmes cellules se déclenchent à grande vitesse pendant que nous dormons, « reproduisant l’événement enregistré des milliers de fois par nuit ». Le processus renforce les connexions entre les cellules impliquées.
Pour la présente étude, les courses successives de labyrinthes effectuées par les souris de l'étude ont été suivies via des électrodes par des populations de cellules hippocampiques qui changeaient constamment au fil du temps malgré l'enregistrement d'expériences très similaires. Cela a révélé pour la première fois des parcours de labyrinthe au cours desquels des ondulations se produisaient pendant les pauses d'éveil, puis étaient rejouées pendant le sommeil.
Des ondulations brusques étaient généralement enregistrées lorsqu'une souris s'arrêtait pour savourer une friandise sucrée après chaque course dans le labyrinthe. La consommation de la récompense, disent les auteurs, a préparé le cerveau à passer d'un mode exploratoire à un mode inactif afin que de fortes ondulations puissent se produire.
À l’aide de sondes en silicium double face, l’équipe de recherche a pu enregistrer jusqu’à 500 neurones simultanément dans l’hippocampe des animaux lors de courses dans un labyrinthe. Cela a à son tour créé un défi car les données deviennent extrêmement complexes à mesure que de plus en plus de neurones sont enregistrés indépendamment. Pour acquérir une compréhension intuitive des données, visualiser l'activité neuronale et formuler des hypothèses, l'équipe a réussi à réduire le nombre de dimensions dans les données, par exemple en convertissant une image tridimensionnelle en une image plate, et sans perdre l'intégrité des données. .
« Nous avons travaillé pour sortir le monde extérieur de l'équation et avons examiné les mécanismes par lesquels le cerveau des mammifères marque de manière innée et inconsciemment certains souvenirs pour les rendre permanents », a déclaré le premier auteur, Wannan (Winnie) Yang, PhD, étudiant diplômé à l'Université Buzsáki. laboratoire. « La raison pour laquelle un tel système a évolué reste un mystère, mais des recherches futures pourraient révéler des dispositifs ou des thérapies capables d'ajuster les ondulations brusques pour améliorer la mémoire, ou même réduire le souvenir d'événements traumatisants. »
