Comment le cerveau choisit-il ce qu’il retient ? Le sommeil joue un rôle clé + test

• La mémoire n’est pas l’enregistrement d’une journée entière
• Les animaux l’avaient déjà montré, les humains seulement maintenant
• Paires de mots, sieste et documentaires sur la nature
• Les ondes thêta, signal de ce qu’il faut retenir
• Ce qu’ont établi les chercheurs
• Prudence dans les conclusions
• Une piste pour la santé mentale
• En bref
• Cinq questions : apprenez-vous en accord avec votre mémoire ? (test)

⇑La mémoire n’est pas l’enregistrement d’une journée entière

Les souvenirs ne sont pas une copie fidèle de tout ce qui s’est passé. Ils forment plutôt une sélection des expériences les plus marquantes. Si le cerveau conservait tout sans trier, il risquerait la saturation : il ne saurait plus distinguer les informations essentielles du flot des expériences quotidiennes.

Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps qu’un processus de marquage se cache derrière ce tri. Certains souvenirs reçoivent dès l’apprentissage une étiquette d’importance et sont traités en priorité lorsque le cerveau travaille hors ligne, par exemple pendant le sommeil.

⇑Les animaux l’avaient déjà montré, les humains seulement maintenant

Des études menées sur les animaux ont montré que la nouveauté, la répétition et la récompense influencent les souvenirs marqués pour être traités pendant le sommeil. Chez l’humain, les preuves directes faisaient défaut.

Cette lacune est comblée par une étude publiée dans la revue « PLOS Biology », réalisée grâce à deux projets financés par l’UE : MemOpt et SLEEPAWAY. Les auteurs expliquent : « Nous ignorons encore comment le cerveau décide de ce qu’il est important de retenir et de ce qu’il peut oublier ». Les nouveaux résultats apportent pour la première fois une trace neuronale claire de ce choix dans l’activité du cerveau humain.

⇑Paires de mots, sieste et documentaires sur la nature

L’étude a réuni 31 jeunes adultes en bonne santé. Ils apprenaient des associations entre des images d’objets et des mots, tandis que l’électroencéphalographie (EEG) enregistrait leur activité cérébrale. Chaque participant était testé deux fois : juste après l’apprentissage, puis après une pause de deux heures.

Toute la procédure a été répétée lors de deux séances distinctes. Lors de l’une, les participants pouvaient faire une sieste ; lors de l’autre, ils regardaient pendant la pause des documentaires sur la nature. Les chercheurs ont ainsi pu comparer ce qui reste en mémoire après le sommeil et après une période d’éveil.

⇑Les ondes thêta, signal de ce qu’il faut retenir

L’équipe a analysé les enregistrements EEG et mis en relation les motifs d’ondes relevés pendant l’apprentissage avec ce que les participants se rappelaient après la pause. Les associations accompagnées, pendant l’apprentissage, d’oscillations thêta comprises entre 3 et 8 Hz avaient davantage de chances d’être retenues après une période de sommeil. Après une période d’éveil, cette relation n’apparaissait pas.

L’activité thêta prédisait aussi autre chose : un couplage plus marqué entre les oscillations lentes et les fuseaux du sommeil, c’est-à-dire de brèves bouffées d’activité neuronale observées pendant le sommeil. Or ce couplage était associé à de meilleures performances mnésiques après le sommeil.

Le saviez-vous ? Les fuseaux du sommeil doivent leur nom à leur aspect sur l’enregistrement EEG : une courte salve d’ondes rapides s’amplifie, puis s’atténue peu à peu. Sur le tracé, elle rappelle la forme d’un fuseau, sur lequel on enroulait autrefois le fil.

⇑Ce qu’ont établi les chercheurs

Les principales conclusions de l’étude en quelques points :

• le choix commence pendant l’apprentissage : le cerveau marque une partie des informations au moment même où il les découvre ;
• le signe, ce sont les ondes thêta : les oscillations de 3 à 8 Hz pendant l’apprentissage annonçaient ce qui survivrait au sommeil ;
• le sommeil fait le reste : les informations marquées sont renforcées pendant le sommeil, et non pendant l’éveil ;
• les fuseaux du sommeil aident : leur couplage plus marqué avec les oscillations lentes était associé à une meilleure mémoire après le sommeil.

⇑Prudence dans les conclusions

L’étude a ses limites. Les souvenirs n’ont été évalués qu’au bout de deux heures, et non après plusieurs jours ou semaines. Les résultats suggèrent néanmoins que les oscillations thêta constituent le signal par lequel le cerveau sélectionne les expériences à consolider pendant la nuit.

Pour quiconque prépare des examens, la leçon est simple : le sommeil n’est pas une interruption de l’apprentissage, il en fait partie. C’est alors que le cerveau revient sur ce qu’il a jugé important plus tôt.

⇑Une piste pour la santé mentale

Les auteurs voient dans leurs résultats davantage qu’une curiosité sur la mémoire. « Nos nouveaux résultats éclairent d’un jour nouveau les processus cérébraux qui déterminent ce dont nous nous souvenons finalement. Ils pourraient aussi ouvrir de nouvelles pistes pour comprendre et traiter des troubles psychiques courants, comme la dépression », affirment-ils.

⇑En bref

Le cerveau n’enregistre pas tout, il choisit. Ce choix commence dès l’apprentissage : aux informations accompagnées d’ondes thêta, il attribue une étiquette d’importance, puis il les renforce pendant le sommeil. C’est la première preuve aussi nette de ce mécanisme chez l’humain, et peut-être une piste pour la recherche sur la dépression.

⇑Cinq questions : apprenez-vous en accord avec votre mémoire ? (test)