Le sommeil permet à notre cerveau d'apprendre en permanence

Essentiel au bon fonctionnement de l’organisme, le sommeil contribue au maintien de la santé cardiovasculaire et réduit également le stress et l’inflammation. Dans cette nouvelle étude, des chercheurs ont également découvert que celui-ci permettait à notre cerveau d’apprendre continuellement.

Des souvenirs dynamiques et non pas statiques

Dans le cadre de ces travaux présentés dans la revue eLife, une équipe de chercheurs de l’université de San Diego s’est penchée sur les voies par lesquelles le sommeil consolidait les nouveaux souvenirs et prévenait l’altération de souvenirs plus anciens. Pour ce faire, ceux-ci se sont appuyés sur des modèles informatiques simulant différents états.

« Le cerveau est très occupé lorsque nous dormons, passant en revue ce que nous avons appris pendant la journée. Le sommeil l’aide à réorganiser les souvenirs et à les restituer de la manière la plus efficace », explique le Dr Maksim Bazhenov, auteur principal de l’étude. « Nos résultats suggèrent que les souvenirs sont dynamiques, et non pas statiques. En d’autres termes, les souvenirs, même anciens, ne sont pas définitifs. Le sommeil les met constamment à jour. »

Ce qui suggère, selon les chercheurs, qu’anciens et nouveaux souvenirs sont spontanément rejoués durant le cycle de sommeil. En permettant aux mêmes populations de neurones de stocker de multiples souvenirs interférents, ce phénomène joue un rôle protecteur contre l’oubli et augmente par la même occasion les performances de rappel.

« Nous apprenons beaucoup de nouvelles choses chaque jour, et ces souvenirs entrent en compétition avec les anciens. Pour pouvoir stocker tous ces souvenirs, nous avons besoin de sommeil », souligne Bazhenov.

Doter les systèmes d’IA d’un état de sommeil pour leur permettre d’apprendre continuellement

« Quand vous jouez au tennis, une certaine mémoire musculaire se développe. Si vous décidez par la suite d’apprendre à jouer au golf, vous devrez actionner les mêmes muscles, mais d’une manière différente. Le sommeil permet de s’assurer qu’apprendre à jouer au golf n’efface pas la capacité à jouer au tennis et permet à différents souvenirs de coexister au sein du cerveau », ajoute le chercheur.

Selon Bazhenov, la valeur réparatrice du sommeil est peut-être ce qui manque aux systèmes informatiques les plus perfectionnés à l’heure actuelle, capables de reconnaître des images avec une vitesse et une précision incroyables.

« Ces systèmes d’intelligence artificielle n’ont pas la capacité d’apprendre en permanence. Les anciennes connaissances sont oubliées lorsque de nouvelles informations sont apprises », expliquent les auteurs de l’étude. « Afin de prévenir l’oubli consécutif à l’apprentissage et de permettre aux systèmes informatiques et robotiques d’apprendre en continu, il se peut que nous soyons contraints de les doter d’une fonction imitant le sommeil. »

Une composante essentielle de l’intelligence humaine

Les résultats de l’étude pourraient conduire au développement de nouvelles techniques de stimulation durant le sommeil, afin d’améliorer la mémoire et l’apprentissage, ce qui pourrait s’avérer particulièrement bénéfique pour les personnes âgées ou souffrant de troubles de l’apprentissage.

« Bien que le sommeil soit impliqué dans de nombreuses fonctions importantes du cerveau et du corps, nos travaux montrent qu’il représente également une composante essentielle de ce que nous appelons l’intelligence humaine – la capacité d’apprendre continuellement grâce à l’expérience, de créer de nouvelles connaissances et de s’adapter aux changements du monde qui nous entoure », concluent les chercheurs.

Par Yann Contegat, le 10 août 2020