Le sommeil paradoxal peut être essentiel à la formation de la mémoire chez les jeunes cerveaux
Selon de nouvelles recherches, les mouvements oculaires rapides ou le sommeil paradoxal convertissent activement les expériences de veille en souvenirs et capacités durables chez les jeunes cerveaux.
Les chercheurs de l’Université de l’État de Washington affirment que cette découverte élargit la compréhension des besoins de sommeil des enfants et remet en question l’utilisation croissante de médicaments perturbateurs du REM tels que les stimulants et les antidépresseurs.
L'étude financée par les National Institutes of Health apparaît dans la revue Progrès scientifiques.
Le professeur de sciences médicales, le Dr Marcos Frank, de l’Université de l’État de Washington, a déclaré que les scientifiques savaient que les bébés animaux passaient une grande partie de leur première vie en sommeil paradoxal, mais que l’on en savait peu sur la capacité réelle de REM à modifier ou à recombiner les souvenirs.
Fournissant de nouvelles perspectives, Frank et ses collègues ont documenté les effets du sommeil sur le développement de la vision chez les jeunes animaux. Les chercheurs ont découvert que les circuits cérébraux changent dans le cortex visuel à mesure que les animaux explorent le monde qui les entoure, mais que le sommeil paradoxal est nécessaire pour que ces changements «collent».
Les scientifiques ont montré que les changements sont bloqués par ERK, une enzyme qui n'est activée que pendant le sommeil paradoxal.
«Le sommeil paradoxal agit comme le développeur chimique de la photographie à l'ancienne pour rendre les traces d'expérience plus permanentes et concentrées dans le cerveau», a déclaré Frank.
«L'expérience est fragile», a-t-il déclaré. «Ces traces ont tendance à disparaître sans sommeil paradoxal et le cerveau oublie fondamentalement ce qu'il a vu.
Frank a déclaré que les jeunes cerveaux, y compris ceux des enfants humains, traversent des périodes critiques de plasticité ou de remodelage, lorsque la vision, la parole, le langage, la motricité, les compétences sociales et d'autres fonctions cognitives supérieures sont développées.
L'étude suggère que pendant ces périodes, le sommeil paradoxal aide les cerveaux en croissance à ajuster la force ou le nombre de leurs connexions neuronales pour correspondre à l'entrée qu'ils reçoivent de leur environnement, a-t-il déclaré.
Les nouvelles révélations ont des antécédents historiques.
Dans les années 1960, Frank a déclaré que les chirurgiens avaient remarqué que l'ablation tardive des cataractes congénitales chez les enfants entraînait de graves problèmes tels qu'une vision double et l'incapacité d'aligner les yeux.
«Le cortex visuel est très sensible aux informations qu'il reçoit et il y a des périodes critiques pour son développement», dit-il. «Si la vision est bloquée à ces étapes, des problèmes surviennent.»
Les chercheurs ont utilisé un modèle basé sur cette découverte pour déterminer les effets spécifiques du sommeil paradoxal sur le développement de la vision. Les animaux avaient un patch placé sur un œil et leur activité cérébrale était surveillée à la fois pendant leur réveil et pendant leur sommeil.
Pendant le sommeil paradoxal, les animaux ont été réveillés par intermittence en tapotant doucement sur leurs enclos. Les contrôles ont été réveillés pendant le sommeil non paradoxal.
Les analyses ont montré que la vision normale ne s'est pas développée chez les animaux présentant un déficit de sommeil paradoxal.
«Sans sommeil paradoxal, les changements plastiques permanents du cortex visuel ne se sont pas produits et l'enzyme ERK ne s'est pas activée», a déclaré Frank.
Auparavant, les chercheurs avaient déterminé que ERK fonctionne en transformant les gènes neuronaux en protéines, qui solidifient les changements cérébraux.
Frank a été surpris de découvrir également des schémas d'activité cérébrale se produisant dans le sommeil paradoxal qui étaient similaires à ceux observés lorsque les animaux étaient éveillés.
«C’est comme si les neurones rêvaient de leur expérience de veille», dit-il.
«C'est la première fois que ces événements similaires se produisent dans le cerveau en développement pendant le sommeil paradoxal», a déclaré Frank. «Jusqu'à présent, il n'y a pas eu de preuves solides pour montrer que l'expérience de veille réapparaît pendant le sommeil paradoxal.»
Il a déclaré que le sommeil paradoxal peut être important pour le développement d'autres parties du cerveau au-delà du cortex visuel et que ses effets peuvent se poursuivre tout au long de la vie.
L'étude «a de grandes implications pour notre compréhension du sommeil chez les enfants», a déclaré Frank.
«Il y a beaucoup de données qui s'accumulent qui indiquent que la quantité de sommeil d'un enfant a un impact sur sa capacité à bien réussir à l'école», a-t-il déclaré. «Cette étude aide à expliquer pourquoi cela pourrait être, et pourquoi nous devrions être prudents pour restreindre le sommeil de nos enfants.
«Nous savons qu’il y a des moments différents dans le développement d’un enfant lorsque les besoins de sommeil augmentent - ils sont très élevés chez les bébés mais aussi chez les adolescents lorsque leur cerveau change rapidement», a-t-il déclaré.
«En outre, il est de plus en plus courant pour les pédiatres de donner des composés qui affectent l'activité cérébrale plus tôt dans la vie, non seulement du Ritalin pour le trouble déficitaire de l'attention, mais aussi des antidépresseurs et d'autres médicaments», a déclaré Frank.
«Le fait est que nous disposons de très peu de données de recherche préclinique pour nous dire ce que ces médicaments font pour développer le cerveau à la fois à court et à long terme», a-t-il déclaré.
«Presque tous ces composés peuvent potentiellement supprimer le sommeil et le sommeil paradoxal en particulier. Le sommeil paradoxal est très fragile - il peut être inhibé par les médicaments très facilement », a-t-il déclaré.
Source: Université de l'État de Washington
