Le sommeil est-il le prix que nous payons pour apprendre?

Deux scientifiques du sommeil de la faculté de médecine et de santé publique de l'Université du Wisconsin ont présenté une hypothèse qui remet en question la théorie selon laquelle le sommeil renforce les connexions cérébrales.

Au lieu de cela, l'hypothèse de l'homéostasie synaptique du sommeil - SHY - dit que le sommeil est important car il affaiblit les connexions entre les cellules cérébrales pour économiser de l'énergie, éviter le stress cellulaire et maintenir la capacité des neurones à répondre de manière sélective aux stimuli.

«Le sommeil est le prix que le cerveau doit payer pour l’apprentissage et la mémoire», déclare le Dr Giulio Tononi, du Centre pour le sommeil et la conscience de l’université.

«Lorsqu'il est éveillé, l'apprentissage renforce les connexions synaptiques dans tout le cerveau, augmentant le besoin d'énergie et saturant le cerveau de nouvelles informations. Le sommeil permet au cerveau de se réinitialiser, ce qui aide à intégrer des éléments nouvellement appris avec des souvenirs consolidés, afin que le cerveau puisse recommencer le lendemain. "

Pourquoi le cerveau aurait-il besoin de se réinitialiser?

Supposons que vous passiez vos heures de veille à apprendre une nouvelle compétence, comme faire du vélo. Les circuits impliqués dans l'apprentissage seraient considérablement renforcés, mais le lendemain, le cerveau devra prêter attention à l'apprentissage d'une nouvelle tâche. Cela signifie que ces circuits de vélo devraient être amortis pour ne pas interférer avec l’apprentissage de la nouvelle journée, dit Tononi.

«Le sommeil aide le cerveau à renormaliser la force synaptique sur la base d'un échantillonnage complet de sa connaissance globale de l'environnement, plutôt que d'être biaisé par les entrées particulières d'un jour d'éveil particulier», explique-t-il.

La raison pour laquelle nous n’oublions pas comment faire du vélo après une nuit de sommeil est que ces circuits actifs sont moins amortis que ceux qui n’étaient pas activement impliqués dans l’apprentissage, ajoute-t-il.

Il est prouvé que le sommeil améliore d'importantes caractéristiques de la mémoire, notamment l'acquisition, la consolidation, l'extraction de l'essentiel, l'intégration et «l'oubli intelligent», ce qui permet au cerveau de se débarrasser de l'inévitable accumulation de détails sans importance, poursuit-il.

Cependant, une croyance commune est que le sommeil aide à la mémoire en renforçant davantage les circuits neuronaux pendant l'apprentissage en étant éveillé.

Mais Tononi et son co-auteur, le Dr Chiara Cirelli, croient que la consolidation et l'intégration des souvenirs, ainsi que la restauration de la capacité d'apprendre, proviennent toutes de la capacité du sommeil à diminuer la force synaptique et à améliorer les rapports signal / bruit.

Le laboratoire de Tononi et Cirelli étudie le sommeil et la conscience chez les animaux, des mouches des fruits aux humains. Ils notent que SHY prend en compte les preuves issues d'études moléculaires, électrophysiologiques et comportementales, ainsi que de simulations informatiques. «L'homéostasie synaptique» fait référence à la capacité du cerveau à maintenir un équilibre dans la force des connexions au sein de ses cellules nerveuses, expliquent les chercheurs.

Dans un article de synthèse dans la revue Neurone, les chercheurs affirment que s'il existe des preuves de l'hypothèse SHY, cela indique également des problèmes en suspens. Une question est de savoir si le cerveau pourrait atteindre l'homéostasie synaptique tout en étant éveillé, en ayant seulement quelques circuits engagés et le reste hors ligne et en se réinitialisant.

D'autres domaines de recherche future incluent la fonction spécifique du sommeil paradoxal - lorsque la plupart des rêves se produisent - et le rôle peut-être crucial du sommeil pendant le développement, une période d'apprentissage intense et de remodelage massif du cerveau.

Source: Université du Wisconsin-Madison