Depuis de nombreuses années, les scientifiques étudient les processus complexes qui se déroulent dans le cerveau humain pendant le sommeil profond, et l'une des découvertes clés des dernières décennies concerne les soi-disant ondes cérébrales lentes. Ces ondes électriques, également connues sous le nom d'oscillations lentes, jouent un rôle crucial dans la consolidation des souvenirs à long terme. Cependant, comment elles agissent exactement sur le néocortex, la partie du cerveau responsable du stockage des informations, n'était pas clair jusqu'à récemment. Une équipe de chercheurs de Charité – Universitätsmedizin Berlin a découvert les mécanismes expliquant pourquoi ces ondes sont essentielles à la formation de souvenirs durables.

Le sommeil comme clé du stockage des souvenirs

Lors du sommeil, le cerveau humain traverse différentes phases, et le sommeil profond, connu sous le nom de phase des ondes lentes, se distingue comme étant particulièrement important pour les processus de mémoire. Selon les neuroscientifiques, le cerveau, pendant cette phase, rejoue des événements et des informations de la journée précédente. Il transfère ces informations de l'hippocampe, où les souvenirs à court terme sont temporairement stockés, vers le néocortex, la région du cerveau responsable de la mémoire à long terme. Les oscillations lentes, des changements rythmiques de la tension électrique dans le cortex cérébral, sont cruciales pour ce processus. Leur synchronisation permet de transférer et de stocker de manière permanente les informations.

Synchronisation des ondes cérébrales

Les oscillations lentes du cerveau peuvent être mesurées à l'aide d'un électroencéphalogramme (EEG), et leur fréquence est d'environ un cycle par seconde. Ces oscillations à basse fréquence permettent l'activation simultanée d'un grand nombre de neurones dans le néocortex. Selon les propos du professeur Dr Jörg Geiger, responsable de la recherche, ces oscillations ne stimulent pas seulement les processus de mémoire, mais augmentent également la réceptivité des synapses – les connexions entre les cellules nerveuses.

Recherche révolutionnaire sur le tissu humain

L'équipe de recherche a effectué une analyse sur des échantillons de tissu cérébral prélevés sur des patients ayant subi des interventions neurochirurgicales pour l'épilepsie ou des tumeurs cérébrales. Les échantillons ont été conservés dans des conditions spéciales pour préserver leur fonctionnalité. En simulant les oscillations lentes caractéristiques du sommeil profond, les chercheurs ont suivi les réactions des neurones en utilisant des techniques avancées telles que la technique multipatch. Cette méthode a permis de mesurer précisément l'activité de plusieurs synapses simultanément, offrant une vue détaillée de la communication entre les cellules nerveuses.

Plasticité synaptique et temps

Une des conclusions clés de l'étude est la découverte que les synapses entre les neurones atteignent leur plus grande efficacité à un moment donné du cycle des oscillations lentes. Lorsque la tension électrique augmente soudainement, le néocortex entre dans un état de préparation accrue pour recevoir et stocker les informations. Cette fenêtre de temps brève, selon les propos du Dr Franz Xaver Mittermaier, permet un transfert efficace des souvenirs de l'hippocampe vers le stockage à long terme.

Applications pratiques des découvertes

Les nouvelles découvertes ouvrent la voie au développement de technologies qui pourraient améliorer les fonctions de mémoire chez les humains. Par exemple, la stimulation électrique transcrânienne et la stimulation acoustique sont déjà utilisées pour stimuler les ondes lentes pendant le sommeil, mais leur application repose actuellement sur une méthode d'essais et d'erreurs. Avec une compréhension précise des mécanismes temporels, il est possible de développer des méthodes de stimulation ciblées qui pourraient aider les personnes présentant de légers déficits cognitifs ou les personnes âgées à préserver leur mémoire.

La science derrière les ondes lentes

Les ondes lentes font partie du spectre des activités cérébrales connues sous le nom d'ondes delta, et, en plus du sommeil, elles peuvent également se produire dans certains troubles neurologiques. Leur rôle dans des processus tels que la plasticité synaptique et la consolidation de la mémoire est l'objet de recherches intensives, avec un potentiel pour des applications cliniques. Grâce à de telles recherches, nous sommes de plus en plus proches de comprendre les processus complexes qui façonnent notre capacité à nous souvenir et à apprendre.