Une nouvelle étude montre comment le sommeil aide à améliorer l'apprentissage

Une nouvelle étude aide à expliquer ce qui se passe dans votre cerveau pendant que vous dormez, ce qui contribue à améliorer l'apprentissage moteur.

«Les mécanismes de consolidation de la mémoire concernant l'apprentissage de la mémoire motrice étaient encore incertains jusqu'à présent», a déclaré Masako Tamaki, Ph.D., chercheur postdoctoral à l'Université Brown et auteur principal de l'étude.

«Nous essayions de déterminer quelle partie du cerveau fait quoi pendant le sommeil, indépendamment de ce qui se passe pendant l'éveil. Nous essayions de comprendre le rôle spécifique du sommeil. »

À l'aide de trois types différents de scintigraphies cérébrales, les chercheurs ont pu quantifier avec précision les changements dans certaines ondes cérébrales et l'emplacement exact de cette activité cérébrale modifiée chez les gens pendant qu'ils dormaient après avoir appris une tâche séquentielle de tapotement du doigt. La tâche consistait en une séquence de coups de poing clés semblables à la frappe ou au piano.

Les résultats des expériences effectuées au Massachusetts General Hospital puis analysés à Brown montrent que l'amélioration de la vitesse et de la précision des volontaires montrées sur la tâche après quelques heures de sommeil était «significativement» associée à des changements dans les oscillations des ondes cérébrales rapides-sigma et delta dans leur supplément. zone motrice (SMA), une région située en haut au milieu du cerveau.

Ces changements des ondes cérébrales dans la SMA se sont produits pendant une phase particulière du sommeil connue sous le nom de sommeil «à ondes lentes», selon les chercheurs.

Alors que les scientifiques ont montré que le sommeil améliorait de nombreux types d'apprentissage, y compris le type de tâches motrices séquentielles de tapotement du doigt abordées dans cette étude, ils ne savaient pas pourquoi ni comment, selon l'auteur correspondant Yuka Sasaki, Ph.D., professeur agrégé de recherche au département des sciences cognitives, linguistiques et psychologiques de Brown.

C'est une activité intensive pour consolider l'apprentissage, de sorte que le cerveau peut bénéficier du sommeil parce que plus d'énergie est disponible ou parce que les distractions et les nouvelles entrées sont moins nombreuses, a-t-elle noté.

«Le sommeil n'est pas seulement une perte de temps», dit-elle.

Pour l'étude, l'équipe de recherche a recruté 15 sujets. Pendant les trois premières nuits, neuf d'entre eux ont dormi à l'heure du coucher préférée pendant que leur cerveau était scanné à la fois par magnétoencéphalographie (MEG), qui mesure les oscillations avec un timing précis, et par polysomnographie, qui garde une trace de la phase de sommeil.

À ce moment-là, les chercheurs avaient de bonnes mesures de base de l'activité cérébrale et les sujets s'étaient habitués à dormir dans le laboratoire, ont noté les chercheurs.

Le quatrième jour, les sujets ont appris la tâche de tapotement du doigt sur leur main non dominante, de sorte que c'était volontairement plus difficile à apprendre. Ils ont ensuite été autorisés à s'endormir pendant trois heures et ont été scannés avec le PSG et le MEG.

Puis les chercheurs les ont réveillés. Une heure plus tard, ils ont demandé aux sujets d'effectuer la tâche de tapotement.

Un groupe témoin de six autres sujets n'a pas dormi après avoir appris la tâche, mais a également été invité à l'exécuter quatre heures plus tard.

Les chercheurs ont constaté que les sujets qui avaient dormi faisaient la tâche plus rapidement et plus précisément que ceux qui ne l'avaient pas fait.

Au cinquième jour, les chercheurs ont scanné chaque volontaire avec une machine d'imagerie par résonance magnétique, qui cartographie l'anatomie du cerveau, afin qu'ils puissent voir où les oscillations MEG qu'ils avaient observées se trouvaient dans le cerveau de chaque personne.

Les chercheurs ont suivi cinq fréquences d’oscillation différentes dans huit régions du cerveau - quatre régions distinctes sur chacun des deux côtés du cerveau.

Sasaki a déclaré qu'elle s'attendait à ce que l'activité la plus significative ait lieu dans la région du cerveau «M1», qui régit le contrôle moteur, mais a plutôt découvert que les changements significatifs se produisaient dans la SMA du côté opposé de la main entraînée.

Ce qui était particulièrement important à propos des oscillations delta et fast-sigma était qu'elles répondaient à deux critères clés: elles ont considérablement changé après que les volontaires aient été formés à la tâche et la force de ce changement était en corrélation avec le degré d'amélioration de la personne sur la tâche, selon aux chercheurs.

Après avoir effectué les expériences, Sasaki, Tamaki et le co-auteur Takeo Watanabe ont quitté l'hôpital pour Brown, où ils ont installé un nouveau laboratoire du sommeil. Ils ont depuis commencé un projet pour étudier plus en détail comment le cerveau consolide l'apprentissage. Dans ce cas, ils recherchent des tâches d'apprentissage visuel.

«Verrons-nous des effets similaires?» Demanda Sasaki. "Serait-ce avec des bandes de fréquences similaires et une organisation similaire des zones cérébrales voisines?"

Pour le savoir, certains volontaires devront simplement dormir dessus.

L'étude est apparue dans le Journal of Neuroscience.

Source: Université Brown