La nuit porte conseil… et amélioration !

Sleeping

(19/11-2014) – D’après les études menées par le docteur Robert Stickgold, vous devriez écouter ce que votre maman vous disait et mieux dormir.

Les recherches de Stickgold portent à croire que le sommeil nous permet d’organiser, de consolider et d’enregistrer des nouvelles connaissances et de nouvelles compétences et – surtout – de les retenir. Le sommeil, pourrait-on dire « fixe » les acquis de la journée.

L’idée que le sommeil consolide la mémoire n’est pas nouvelle, elle a plus de 80 ans. Mais elle a depuis gagné du terrain et, lors de cette dernière décennie, des preuves assez tangibles la renforçant ont été apportées par des études sur les rats ainsi que sur les molécules et les cellules du cerveau.

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En ce moment, les chercheurs essayent de comprendre quels sont les souvenirs qui sont consolidés lors du sommeil et quels sont les stages importants du sommeil. Car en fin de compte, le sommeil n’est pas un bloc entier. Il est divisé en plusieurs stades qui alternent entr -eux. Ceux-ci vont du plus actif (le sommeil paradoxal ou REM – Rapid Eye Movements – sur le sommeil paradoxal voir l’article Sommeil et cartographie du corps) jusqu’au moins actif (le sommeil profond).

Mais cette théorie reste une théorie, car les scientifiques ne comprennent pas vraiment comment le cerveau retient les souvenirs. Et sans cette information, il est difficile de savoir exactement comment (ou même si) le sommeil contribue au processus de la mémoire.

Une vieille idée toujours intéressante

Même si les chercheurs ont travaillé sur la mémoire lors des années 60 et 70, c’est surtout les années 80 qui ont vu augmenter le nombre d’études sur le sujet.

Ce n’est vraiment qu’en 1994, après une étude dirigée par le neuroscientifique Avi Karni, que le travail sur la mémoire a commencé à avancer.

Karni avait entraîné des participants à discerner des lignes horizontales ou verticales sur un écran alors qu’ils focalisaient sur un autre point de l’écran.

Cela a prenait à la plupart des participants 100 millisecondes à identifier l’orientation des lignes.

Mais lorsque les participants sont revenus le jour suivant, après une nuit de sommeil, ils étaient capables d’effectuer l’opération 15 millisecondes plus rapidement. Cette amélioration était conservée environ un an.

Si les chercheurs laissaient dormir les participants dans le laboratoire et les réveillaient chaque fois que ceux-ci entraient dans la phase de sommeil paradoxal (le REM), leur prestation, le jour suivant, n’était pas du tout améliorée.

Depuis, on a retravaillé ces études avec des moyens plus modernes et on s’est aperçu que le résultat n’était pas si simple et que cela dépendait du temps de sommeil profond qu’on avait dans le premier quart du sommeil et du temps de sommeil REM lors du dernier quart du sommeil. En gros : le sommeil profond dans la première partie de la nuit et le sommeil paradoxal lors du dernier quart de la nuit semblent avoir une importance primordiale pour la fixation des souvenirs et des améliorations.

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(Images de l’activité cérébrale sous le sommeil profond et le sommeil REM)

Dans une étude suivante, Stickgold a prouvé que le manque de sommeil lors d’une seule nuit bloquait l’apprentissage et cela même si les participants avaient deux nuits normales de rattrapage ensuite.

Donc une nuit blanche ne se rattrape pas!

Pour tester l’apprentissage, Stickgold a fait une autre étude : il a appris aux étudiants une séquence complexe de notes à taper sur un clavier. Il a laissé les étudiants s’entraîner et a constaté qu’après un certain temps, leur performance stagnait. Une fois arrivés à ce point, les étudiants étaient envoyés au lit.

Un groupe de contrôle a fait cet exercice le matin et est revenu 12 heures plus tard ce même jour pour refaire l’exercice.

Pour le groupe de contrôle, la performance n’était ni meilleure ni moins bonne après 12 heures.

Exhausted

Par contre, les performances du groupe de contrôle étaient améliorées de 20% le jour suivant, après une nuit de sommeil (et sans entraînement supplémentaire, bien entendu).

Donc tout porte à croire que lors du sommeil paradoxal, certaines choses sont fixées dans notre cerveau. Cela confirme ce que les chercheurs ont trouvé par rapport au sommeil paradoxal et à la cartographie du corps. Lors du sommeil paradoxal, certains centres moteurs et contractions musculaires sont activés.

Bien entendu, il est important de remarquer que ces expériences font surtout travailler ce qu’on appelle la mémoire procédurale plutôt que la mémoire déclarative.

La mémoire procédurale est la mémoire qui gère les capacités motrices et de perception comme faire du vélo, jouer au bilboquet ou… taper sur un clavier.

La mémoire déclarative est la mémoire des faits, comme « quelle est la capitale de Terre-Neuve-et-Labrador. »

L’effet du sommeil sur la mémoire déclarative paraît moins important que sur la mémoire procédurale. On peut plus facilement se souvenir de ces choses, même si on n’a pas bien dormi.

Attention ! Là aussi, il faut prendre cela avec un bémol. Il ne faut pas que l’opération à effectuer soit trop complexe et il ne faut pas qu’on ait besoin de synthétiser de nouvelles informations, de les inclure à des nouvelles informations ou de développer de nouvelles idées.

Jan Born de l’université de Lübeck a fait une expérience qui le prouve.

Il a donné à des participants un test de mathématique qui demandait l’utilisation de règles complexes afin de convertir un nombre de huit chiffres en un nouveau nombre de sept chiffres et d’identifier et de noter le dernier chiffre du nouveau nombre.

Mais il y avait un système pour faciliter la tâche : le deuxième chiffre du premier nombre était toujours le même que le dernier chiffre du nouveau nombre. Que de calculs évités une fois qu’on voit le truc !

Lorsque les participants ont fait le test la première fois, aucun d’entre eux n’a vu l’astuce.

Après une bonne nuit de sommeil et un nouveau test, 13 des 22 participants ont trouvé le système.

Dans le groupe de contrôle, les 22 participants ont laissé passer le même nombre d’heures entre les deux tests, mais en état de veille (pendant la journée). Seuls cinq participants sur les 22 ont trouvé l’astuce.

D’après Stickgold, cela veut dire que si vous devez passer un examen dans lequel vous devez réciter 72 verbes irréguliers en allemand, c’est un fait, vous pouvez sûrement rester éveillé assez tard et réviser.

Mais si vous devez faire preuve de perspicacité et d’observation ou expliquer la différence entre la Révolution française et la révolution industrielle, il vaudra mieux dormir.

Que se passe-t-il dans notre cerveau ?

Les études sur l’apprentissage humain donnent des preuves que le sommeil nous aide à retenir de nouveaux souvenirs. Mais malheureusement, nous ne savons rien sur la façon dont cela se passe.

Afin de répondre à cette question, les scientifiques se rabattent sur des expériences animales.

Le neuroscientifique Marcos Frank, de l’université de Pennsylvanie étudie la façon dont le sommeil influence la plasticité de notre cerveau.

Notre cerveau est très plastique et peut facilement être modelé et remodelé pour ainsi dire à l’infini. La plasticité du cerveau est sa possibilité de créer de nouvelles synapses (des contacts dans le cerveau).

Le problème est que même si nous savons que la plasticité du cerveau est la clef permettant de créer et de retenir des informations (des souvenirs), les savants ne savent toujours pas précisément où dans le cerveau, ces informations sont enregistrées.

On ne peut donc pas chercher des « synapses de nouveaux souvenirs » dans le cerveau.

Mais au travers de diverses expériences, Frank et son équipe ont pu affirmer que le sommeil joue un rôle important dans la plasticité du cerveau : un changement dans notre cerveau est plus affirmé et sera retenu plus longtemps après le sommeil que s’il n’y a pas de sommeil.

En ce moment, Frank essaye d’isoler les différentes étapes du sommeil, REM et non-REM afin de voir lequel a la plus grande influence sur la plasticité.

D’autres chercheurs vont plus loin et descendent au niveau des gènes.

Le neuroscientifique Sidarta Ribeiro a étudié le gène appelé zif-268 qui est relié à la plasticité du cerveau.

Lorsque ce gène est activé, il active une protéine appelée synapsine II qui aide à la création de nouvelles synapses.

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(La connexion entre l’axone d’une cellule nerveuse et la dendrite d’une autre cellule nerveuse est appelée synapse).

Dans une étude menée en 1999, Ribeiro a laissé des rats explorer un nouvel environnement (en créant, de cette façon de nouveaux souvenirs) pour ensuite les laisser dormir plusieurs heures.

Il a remarqué que lors du sommeil paradoxal (REM) qui a suivi, le gène zif-268 était plus actif dans le cortex cérébral des rats ainsi que dans l’hippocampe, deux emplacements du cerveau qui sont importants pour la mémoire.

Des douzaines de recherches dans ce domaine ont convaincu la plupart des chercheurs que le sommeil joue un rôle considérable dans la mémoire humaine, mais cette théorie ne fait pas l’unanimité.

Quelques scientifiques ont un autre point de vue et pensent que le sommeil n’a aucune importance sur la mémoire.

L’un des plus opposants les plus connus à cette théorie est le psychologue et neuroscientifique Robert Vertes qui étudie la mémoire à l’université de Florida Atlantic.

Un de ses arguments les plus importants se base sur l’utilisation des antidépresseurs.

Les anciens antidépresseurs éliminaient totalement le sommeil paradoxal (REM) et les nouveaux antidépresseurs, bien qu’améliorés ont une tendance à diminuer de façon significative le sommeil paradoxal pendant des mois ou des années.

Vertes se demande : Si on prend en considération le grand nombre de personnes qui utilisent des antidépresseurs, comment se fait-il que nous ne croulions pas sous les rapports de problèmes de mémoire chez ces patients ? Si ces préparations étaient aussi néfastes que cela pour la mémoire, il y a bien longtemps qu’on les aurait retirés du marché.

D’après les chercheurs partisans de la théorie, cela pourrait tout simplement vouloir dire que certaines fonctions du cerveau qui sont généralement associées au sommeil paradoxal, si celui-ci n’est pas là, après un certain temps, migrent à un autre stade du sommeil chez une personne n’ayant pas ou plus ce stade.

De plus les fixations de la mémoire ne se produisent pas seulement sous le sommeil paradoxal (voir plus haut dans cet article).

Enfin, il est objecté que le fait qu’il n’y ait pas de rapports sur les pertes de mémoire ne signifie pas qu’elles ne sont pas là. Mais peut-être sont elles tout simplement imputées à l’état dépressif ou acceptées par le patient.

Stickgold explique : « – Bill Gates, le créateur de Microsoft, prétend qu’on puisse ne pas dormir et être créatif et que ses programmeurs sont capables de programmer pendant 72 heures en non-stop.

C’est possible, mais bon… Le produit qui en résulte est Windows ! »

Mais Vertes et d’autres psychologues ne sont pas vraiment convaincus. Ils ont trop de questions sans réponses comme :

– Si notre cerveau consolide les souvenirs lors du sommeil paradoxal, comment se fait-il que nos rêves (qui arrivent à ce moment) ne soient que si rarement des choses que nous désirons nous souvenir et que nous les oublions si facilement ?

– Que deviennent les souvenirs de la journée avant de passer dans l’ordinateur et avant d’être mis en ordre ? Où se trouvent ces souvenirs pendant les 12 ou 16 heures du temps éveillé ?

Ce sont des questions auxquelles il manque toujours des réponses, mais c’est grâce à ces questions non résolues que la recherche évolue.

Ces questions seront peut-être bientôt résolues.

Le fait est que la mémoire, la réflexion, l’imagination, la création et d’autres qualités importantes semblent fonctionner mieux après une bonne nuit de sommeil. (Cyril Malka)

P.S. La capitale de Terre-Neuve-et-Labrador est Saint-Jean.

© 2006 – 2014 Cyril Malka (article du 04/03-2006 retravaillé et mis à jour le 19/11-2014)


Pour en savoir plus (en anglais) :

– Robert Stickgold (2005). Sleep-dependant memory consolidation. Nature, 437(7063), 1272-1278.

– Robert P. Vertes (2004). Memory consolidation in sleep; dream or reality. Neuron, 44(1), 135-148.

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