sommeil

Apprendre (et oublier) en dormant, c’est possible

Notre cerveau est capable de mémoriser des séquences de sons répétés pendant que nous dormons. Mais aussi d’en effacer le souvenir. Tout dépend dans quelle phase du sommeil a lieu l’exposition au bruit

Peut-on apprendre en dormant? Profiter de ce temps qui occupe un tiers de la vie afin de se cultiver sans effort, c’est le rêve de tous les étudiants. Cette idée séduisante est pourtant loin d’avoir fait ses preuves. Dans les années 1950, elle donne naissance au Dormiphone, un appareil censé pouvoir enseigner une langue étrangère à un individu lorsqu’il est plongé dans les bras de Morphée. Mais l’expérience tourne court, faute de résultats.

Et pour cause: le sommeil s’est révélé un phénomène bien trop complexe pour qu’on puisse l’utiliser d’une manière aussi simpliste. On découvre qu’il est organisé en quatre à sept cycles, eux-mêmes composés de deux grandes phases: le sommeil lent, léger puis profond, caractérisé par des ondes cérébrales de grande amplitude, et le sommeil paradoxal, où l’activité électrique du cerveau semblable à celle de l’éveil s’accompagne d’un tonus musculaire plat alors que les globes oculaires sont animés d’un mouvement rapide.

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Acquis de la veille réactivés

Puis, les études se sont plutôt orientées vers l’impact du sommeil sur les apprentissages réalisés avant que la personne s’endorme. Un premier modèle considère que le cerveau réactive les acquis de la veille, ce qui renforce les contacts synaptiques (c’est-à-dire entre neurones), donc la mémorisation. Mais un autre modèle prédit l’inverse: les contacts synaptiques seraient diminués pendant le sommeil, ce qui favoriserait l’oubli, le cerveau nettoyant les mémoires inutiles pour ne garder que les plus fortes. Ces deux modèles sont-ils pour autant contradictoires? Le sommeil ne pourrait-il pas favoriser à la fois la mémoire et l’oubli?

Le cerveau endormi, loin d’être isolé du monde extérieur, continue à percevoir et à traiter des informations

Thomas Andrillon, spécialiste du sommeil

C’est ce que vient de prouver une équipe de l’Ecole normale supérieure de Paris en collaboration avec l’Hôpital de l'Hôtel-Dieu, dont les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications. Pour cela, elle s’est intéressée de nouveau à la capacité du cerveau à apprendre en dormant. «Nous voulions comprendre pourquoi la mémorisation pendant le sommeil semble si difficile alors que l’on sait depuis des années que le cerveau endormi, loin d’être isolé du monde extérieur, continue à percevoir et à traiter des informations, explique l’auteur principal de l’article, Thomas Andrillon. Finalement, nous avons montré que cela tient au fait que notre capacité de mémorisation varie selon les stades du sommeil, certains favorisant la mémorisation et d’autres l’oubli.»

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L’équipe a conçu une expérience fondée sur la capacité du cerveau humain à mémoriser des signaux auditifs répétés mais dénués de sens, les bruits blancs qui s’apparentent aux sons produits par une radio qui cherche son signal. Elle a fait entendre des séquences différentes de tels signaux à 20 participants à différents stades – éveil, sommeil lent léger et profond, sommeil paradoxal – tout en enregistrant leur activité cérébrale par électroencéphalographie (EEG). «Les séquences de bruits blancs appris se caractérisent par une activité cérébrale spécifique, une sorte de marqueur cérébral de l’apprentissage, que nous avons identifié dans une précédente étude», précise Thomas Andrillon.

Réveil de certaines aires du cerveau

A leur réveil, les volontaires devaient réécouter les séquences déjà entendues lors des différents stades et détecter s’ils s’en rappelaient. Résultat: les participants semblent retenir uniquement les sons entendus pendant le sommeil paradoxal, mais pas ceux entendus pendant le sommeil lent. En réalité, l’analyse EEG a montré que lorsqu’ils dormaient, ils retenaient aussi les séquences entendues pendant le sommeil lent léger; ce n’est qu’au fur et à mesure que les dormeurs s’enfonçaient dans le sommeil lent profond que les marqueurs de cet apprentissage disparaissaient. Le sommeil lent profond effacerait les sons appris lors du sommeil lent léger.

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L’expérience montre donc bien que le sommeil favorise alternativement la mémorisation ou l’oubli, selon les stades. Et elle va plus loin. «Nous avons observé qu’en sommeil lent léger, phase où l’apprentissage est possible, les ondes lentes caractéristiques de cette phase diminuent au niveau des aires auditives impliquées dans le traitement des bruits blancs et de leur apprentissage. Autrement dit, on assisterait à un réveil local des aires auditives, ce qui permettrait l’apprentissage alors que les autres aires cérébrales continuent de dormir», commente Thomas Andrillon.

Une interprétation qui séduit le neurologue José Haba Rubio du Centre d’investigation et de recherche sur le sommeil du CHUV de Lausanne: «On a tendance à considérer le sommeil comme un processus passif et homogène. Or l’intérêt de cette étude, c’est de montrer qu’il se passe beaucoup de choses pendant le sommeil selon ses différentes phases et qu’à l’intérieur même de ces phases, il y a des différences locales d’endormissement entre les aires du cerveau.» A l’heure où l’on cherche des méthodes pour entretenir la mémoire, notamment des personnes âgées, il semble nécessaire d’explorer plus avant l’impact du sommeil.

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