De nombreuses études publiées au cours de la dernière décennie ont montré qu'une bonne nuit de sommeil est essentielle à la santé du cerveau car elle améliore la consolidation des souvenirs nouvellement formés chez les personnes. Mais exactement comment ces observations étaient liées n'était pas claire. Une nouvelle étude a découvert le mécanisme par lequel une bonne nuit de sommeil améliore l'apprentissage et Mémoire.
Dans l'étude publiée dans la revue Science le 6 juin, des chercheurs de la New York University School of Medicine et de la Peking University Shenzhen Graduate School montrent pour la première fois que le sommeil après l'apprentissage favorise la croissance des épines dendritiques, les minuscules protubérances des cellules cérébrales qui se connectent à d'autres cellules cérébrales et facilitent le passage de l'information à travers les synapses, les jonctions où les cellules cérébrales se rencontrent. De plus, l'activité des cellules cérébrales pendant le sommeil profond, ou sommeil à ondes lentes, après l'apprentissage est essentielle pour une telle croissance.
Les résultats, chez la souris, fournissent des preuves physiques importantes à l'appui de l'hypothèse selon laquelle le sommeil aide à consolider et à renforcer les nouveaux souvenirs, et montrent pour la première fois comment l'apprentissage et le sommeil provoquent des changements physiques dans le cortex moteur, un région du cerveau responsable des mouvements volontaires.
« Nous savons depuis longtemps que le sommeil joue un rôle important dans apprentissage et la mémoire. Si vous ne dormez pas bien, vous n'apprendrez pas bien », a déclaré le chercheur principal Wen-Biao Gan, PhD, professeur de neurosciences et de physiologie et membre du Skirball Institute of Biomolecular Medicine à NYU Langone. Medical Center. « Mais quel est le mécanisme physique sous-jacent responsable de ce phénomène ? Ici, nous avons montré comment le sommeil aide les neurones à former des connexions très spécifiques sur les branches dendritiques qui peuvent faciliter la mémoire à long terme. Nous montrons également comment différents types de apprentissage forment des synapses sur différentes branches des mêmes neurones, suggérant que l'apprentissage provoque des changements structurels très spécifiques dans le cerveau.
Pour découvrir le mécanisme par lequel une bonne nuit est le sommeil améliore l'apprentissage et la mémoire, les chercheurs ont entraîné 15 souris à courir en arrière ou en avant sur une tige rotative. Ils ont laissé certains d'entre eux s'endormir ensuite pendant 7 heures, tandis que les autres ont été maintenus éveillés.
L'équipe a surveillé l'activité et la structure microscopique du cortex moteur des souris, le partie du cerveau qui contrôle le mouvement, à travers une petite "fenêtre" transparente dans leur crâne. Cela leur a permis de regarder en temps réel comment le cerveau répondu à l'apprentissage des différentes tâches.
Ils ont découvert que l'apprentissage d'une nouvelle tâche entraînait la formation de nouvelles épines dendritiques - minuscules structures qui se projettent à partir de l'extrémité du nerf cellules et aident à transmettre des signaux électriques d'un neurone à un autre - mais uniquement chez les souris laissées dormir.
Cette s'est produit pendant la phase de mouvement oculaire non rapide du sommeil. Chaque tâche faisait germer un motif différent d'épines le long des branches des mêmes neurones du cortex moteur.
Dans le même temps, les neurones qui étaient actifs lors de la tâche initiale ont été réactivés, apparemment pour stabiliser les épines nouvellement formées.
Cette poussée de croissance s'est poursuivie après le réveil des souris. Environ 5% des épines du cortex moteur se sont formées à nouveau dans la période de 8 à 24 heures après le réveil des souris, a déclaré le co-auteur Guang Yang, également au Skirball Institute. « Notre précédent des études suggèrent qu'environ 10% de ces nouvelles épines devraient être entretenues au cours des semaines ou des mois suivants », a-t-il déclaré.
"Maintenant, nous savons que lorsque nous apprenons quelque chose de nouveau, un neurone développera de nouvelles connexions sur une branche spécifique", a déclaré le Dr Gan. "Imaginez un arbre qui pousse des feuilles (épines) sur une branche mais pas sur une autre branche. Lorsque nous apprenons quelque chose de nouveau, c'est comme si nous poussions des feuilles sur une branche spécifique.
L'équipe du Dr Gan tente maintenant de répondre à ces questions. « Nous aimerions voir comment l'activité cérébrale pendant le sommeil affecte la signalisation dans des ensembles spécifiques de branches et provoque finalement la formation de nouvelles épines », a-t-il déclaré.
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