Les neurones pendant le sommeil : comment le cerveau anticipe les actions futures ?

Et si on vous disait que votre cerveau pouvait prédire l’avenir ? Des chercheurs en neuroscience ont récemment découvert que certains de nos neurones ne se contentaient pas de rejouer le passé proche, mais qu’ils pouvaient prévoir les actions futures.

L’hippocampe, la navigation en soi et hors de soi

L’hippocampe, en forme de cheval de mer, est présent dans chaque hémisphère de notre cerveau. C’est grâce à lui que nous nous déplacer dans notre environnement ou dans nos souvenirs. Cette structure cérébrale est au cœur de notre capacité à naviguer dans le monde qui nous entoure, ainsi que dans le monde de nos pensées et de nos souvenirs.

L’hippocampe est impliqué dans des pathologies qui affectent gravement notre mémoire et notre apprentissage, à l’instar de la maladie d’Alzheimer. Il est également responsable de troubles cognitifs qui touchent de notre perception du monde, comme la dépression, les troubles autistiques ou la schizophrénie.

Les progrès scientifiques et techniques ont permis d’enregistrer l’activité neuronale dans l’hippocampe, jusque-là difficile d’accès. L’imagerie de cette zone du cerveau est faite à partir d’une protéine qui intensifie sa fluorescence selon l’activité neuronale.

Ces progrès révèlent que les hippocampes créent et consolident des « cartes cognitives » dans notre esprit. Ces cartes sont des plans mentaux qui nous aident à comprendre et à nous souvenir des endroits que nous visitons et des événements que nous vivons. Elles fonctionnent en activant des séquences de neurones qui représentent des lieux et des moments précis, un peu comme des pièces de puzzle qui s’assemblent pour former une image complète de nos expériences. Grâce à ces cartes, nous pouvons nous orienter dans l’espace et nous souvenir des détails importants de notre vie.

Des souris qui rêvent de ce qu’elles feront le lendemain

Lors d’une étude neuroscientifique, les chercheurs de l’Université de Rice et de l’Université du Michigan ont étudié les neurones de l’hippocampe, responsables de l’orientation dans l’espace. Ces neurones sont comme le GPS de notre cerveau. Elles s’activent en réponse à des positions précises dans notre environnement, et transforment nos déplacements physiques en séquences neuronales.

Ce travail a été rendu possible grâce à la collecte de l’activité électrique des neurones de souris de laboratoire placées dans un labyrinthe dans lequel elles devaient chercher la sortie. Les chercheurs ont ainsi pu établir les modes de fonctionnement des neurones individuels ainsi que les liens entre chacun.

À un moment donné, les souris s’endorment. Pendant leur sommeil, des groupes de neurones correspondant aux différents endroits du labyrinthe se sont activés. Fait étonnant : les souris ont rêvé de certains chemins du labyrinthe qu’elles n’avaient jamais empruntés auparavant. Pendant leur sommeil, le cerveau des souris cherchait un moyen de sortir du labyrinthe. Dès le lendemain, les souris empruntaient ces nouveaux chemins pour tenter de sortir du labyrinthe.

L’influence du sommeil sur la neuroplasticité et la mémoire spatiale

Les résultats de l’étude sont une preuve supplémentaire que la neuroplasticité, c’est-à-dire la capacité du cerveau à reconfigurer ses connexions neuronales en réponse à l’expérience, se poursuit pendant le sommeil. Jusqu’à présent, la recherche avait surtout exploré les mécanismes de la neuroplasticité pendant l’état d’éveil.

Ce nouvel éclairage suggère qu’en l’absence de stimuli visuels, les neurones continuent à travailler à la synchronisation spatiale en anticipant, au moins en partie, les actions futures lorsque nous nous retrouvons dans un même espace.

En somme, le sommeil est donc indispensable pour la neuroplasticité. En plus d’apporter des observations très intéressantes sur la neuroplasticité en action pendant le sommeil, cette étude illustre également les avancées remarquables que les nouvelles technologies permettent dans le domaine des neurosciences.