La réactivation ciblée de la mémoire vous rendra plus intelligent pendant votre sommeil

Cette histoire de Kate Baggaley est à l'origine parue dans Van Winkles, la publication consacrée au sommeil.

À un moment donné dans «À la recherche du temps perdu» de Marcel Proust, le narrateur rompt avec l’habitude de prendre du thé et un biscuit à la madeleine. Au moment où il goûte le «liquide chaud mélangé aux miettes», il est envahi de joie. La saveur du thé et des gâteaux rappelle les souvenirs de sa jeunesse, un lien viscéral avec le rituel du matin qu’il a partagé avec sa tante.

Comme l’a compris le narrateur de Proust, nos sens sont des clés puissantes de la mémoire. Il s'avère que cela est vrai dans le sommeil comme dans le sillage. Bien que nous ne puissions pas réellement apprendre de nouvelles informations alors que nous somnolions, les chercheurs travaillent dur sur un processus qui commande nos sens pour aider le cerveau qui dort à renforcer ou à rejeter ce qu'il a déjà absorbé. Cette technique, appelée réactivation de la mémoire ciblée (TMR), utilise des bruits et des odeurs pour amplifier les processus de renforcement de la mémoire qui se produisent pendant le sommeil. Et s'il s'avère aussi efficace que le pensent les scientifiques, nous pourrons peut-être l'utiliser pour améliorer notre capacité à absorber de nouveaux apprentissages, à relâcher l'emprise de souvenirs traumatiques ou même à modifier le mode de pensée des gens.

«Les applications potentielles sont énormes», déclare Susanne Diekelmann, chercheuse à l'université de Tübingen en Allemagne, qui étudie la technologie TMR depuis plusieurs années.

En bref, cela pourrait nous permettre d’explorer et de contrôler les liens entre sommeil et mémoire. «La mémoire est importante pour la qualité de vie et l'identité. Par conséquent, si la RTM peut aider la mémoire, elle le sera plus largement», déclare James Antony, neuroscientifique de premier plan à l'Université de Princeton. "Parce que, à bien des égards, ce que nous faisons est… essayer de collecter des souvenirs."

COMMENT SOMMEIL SOLIDIFIE NOS MÉMOIRES

Chaque jour, nous sommes bombardés d’informations - annonces, conversations, tweets, clichés, scènes, scènes, slacks. Au moment où nous nous glissons sous les couvertures, nous avons amassé une série de souvenirs fragiles et neufs, construits à partir de connexions entre neurones. Beaucoup de ces souvenirs, comme ce que nous mangeons chaque jour pour le déjeuner, s'estompent avec le temps. D'autres sont renforcés et convertis en mémoires à long terme. Ce processus, appelé consolidation de la mémoire, semble se produire principalement pendant le sommeil à ondes lentes. Le processus sous-jacent s'appelle la lecture neuronale. L'apprentissage d'un nouveau fait ou visage (appelé codage en mémoire) correspond à un schéma distinct de déclenchement neuronal. Plus tard, pendant le sommeil, notre cerveau endormi rejoue le même schéma de déclenchement neuronal que précédemment. C’est un jeu automatique d’apprentissage et de répétition qui, selon la théorie, aide à implanter fermement les souvenirs dans le cerveau.

«C’est comme si votre cerveau pratiquait et répétait ces souvenirs, déclare Penny Lewis, neuroscientifique et scientifique du sommeil à l’Université de Cardiff au Pays de Galles, dont les travaux portent sur la consolidation du sommeil et de la mémoire.

Pour chaque mémoire, le motif est un peu différent. Mais ces toiles se chevauchent. «Chaque connaissance que vous avez est liée à d'autres choses», ajoute Antony. Ainsi, lorsque notre cerveau endormi rediffuse des souvenirs, il ne fait pas que les renforcer, il intègre de nouvelles informations que vous avez recueillies dans les réseaux de connaissances existants. Rappelez-vous, par exemple, de votre dernier voyage à la plage. Vous vous souviendrez peut-être des vagues qui se sont écrasées le long du rivage, du sable sur vos orteils, des émotions suscitées par vos compagnons. Ces fragments sont stockés dans différentes parties du cerveau. «Il est probable que la mémoire reproduite de cette manière constitue une expérience multisensorielle complète», déclare Lewis.

Avec TMR, nous pouvons être en mesure de modeler ces processus en utilisant des odeurs ou des bruits (initialement ressentis lorsque nous sommes réveillés et en apprenant de nouvelles informations) pour déclencher des replays. Les bons parfums ou sons peuvent stimuler le processus de consolidation de la mémoire, contribuant ainsi à renforcer, voire à modifier, les souvenirs.

L'histoire de la RTM

Les scientifiques ont tout d’abord compris que les signaux sensoriels pouvaient influencer la mémoire pendant le sommeil dans les années 1980 en constatant une plus grande activation de la mémoire chez les rats électrocutés deux fois - lors d’une tâche d’apprentissage, puis à nouveau pendant le sommeil. Puis, en 1990, une équipe canadienne a associé une horloge à retardement à une tâche logique. "L'idée était de" rappeler "le sujet à" travailler "sur la consolidation de la mémoire de notre petite tâche", même s'ils avaient probablement des souvenirs plus importants à consolider, se souvient Carlyle Smith, l'une des principales chercheuses du sommeil dans le monde. le directeur des laboratoires de recherche sur le sommeil de l'Université Trent en Ontario.

Smith voulait rassembler des preuves que la consolidation de la mémoire se produisait pendant le sommeil, ce dont de nombreux scientifiques doutaient à l'époque. Il était sur quelque chose, mais son travail a été en grande partie ignoré car il a précédé les découvertes décisives sur les rediffusions qui sous-tendent la compréhension actuelle des scientifiques sur le sommeil et la mémoire.

En 2007, Björn Rasch, biopsychologue et collègue de Diekelmann à l'Université de Fribourg en Suisse, a relancé TMR en utilisant une version du jeu de mémoire Concentration. Tandis que les gens apprenaient à associer des images de cartes avec certains emplacements sur un écran d'ordinateur, les scientifiques exhalaient le parfum des roses. Cette odeur, laissée dans l’arrière-plan, a été liée dans l’esprit des gens à ce qu’ils apprenaient. Ceux qui ont été exposés à nouveau à l’arôme pendant leur sommeil ont eu un avantage à rappeler le placement des cartes.

Intrigués, les membres de l’équipe ont continué à explorer la technique, qui, selon eux, pourrait rendre les souvenirs plus stables et le faire plus rapidement qu’ils ne l’auraient été autrement. Ils ont découvert que divers autres parfums fonctionnaient tout aussi bien pour rappeler des souvenirs. Mais ils ne savaient pas encore combien d’informations pourraient être épinglées en une seule odeur, ou si une odeur risquait de perdre son pouvoir déclencheur de mémoire au fil du temps.

Lorsque certains sons étaient à nouveau présentés pendant le sommeil à ondes lentes, les sujets se souvenaient plus précisément des emplacements des images associées.

Les scientifiques ont rapidement découvert que le son était également un déclencheur efficace. Dans une expérience, les sujets ont été invités à mémoriser les coordonnées de la grille d'une image, telle qu'un chat ou une bouilloire, qui avait été associée à un son pertinent, tel qu'un miaulement ou un sifflet. Lorsque certains sons étaient à nouveau présentés pendant le sommeil à ondes lentes, les sujets se souvenaient plus précisément des emplacements des images associées.

LES CAPACITES DE TMR

Bien que la RTM en soit à ses balbutiements, les chercheurs ont déjà constaté de grands progrès dans ce qu’elle peut faire. Et le potentiel, en ce moment, semble sans limites.

La RTM semble stimuler la motricité ainsi que la mémoire explicite. Antony et ses collègues ont mis au point une expérience utilisant un jeu ressemblant à «Guitar Hero». Les participants ont appris deux mélodies différentes, dont l'une était attribuée pendant le sommeil. Par la suite, ils ont pu jouer la mélodie du sommeil avec plus de précision que l’autre.

Et nous pourrons peut-être aussi utiliser TMR pour changer de mémoire. Diekelmann et sa cohorte ont récemment rapporté que la RTM aidait les hommes à comprendre les schémas cachés, transformant leur intuition en compréhension (les femmes n’avaient pas reçu une stimulation aussi significative, mais la plupart des études sur la RTV n’ont révélé aucune différence entre les sexes).

Lorsque Penny Lewis de l’Université de Cardiff a annoncé «des mélodies que les gens avaient écoutées plus tôt, les gens sont devenus à la fois plus rapides et plus aptes à articuler la mélodie par écrit.

Et lorsque Batterink et sa société ont demandé aux gens de déchiffrer des mots assemblés selon un système grammatical élaboré, TMR semblait les aider à comprendre les règles du système. «Ce sont de très petits effets», déclare Batterink. "Ce n'est pas comme s'ils étaient deux fois mieux."

Mais c’est quand même inspirant. Les scientifiques étudient même si la RTM peut influer sur la consolidation des souvenirs émotionnels. Lewis, par exemple, cherche à savoir si le fait de déclencher des souvenirs bouleversants pendant le sommeil peut les rendre moins angoissants.

«Nous disposons de très bonnes données suggérant que c’est possible», dit-elle.

Lewis et ses collègues présentent des images troublantes (comme des accidents de voiture) associées à un signal sonore. Après le sommeil, les images semblent moins troublantes si elles sont réactivées à l'aide de la RTM. Une explication de ce phénomène pourrait résider dans un neurotransmetteur appelé noradrénaline, qui est grandement diminué pendant le sommeil paradoxal. Il aide à contrôler les réactions de peur physiologiques de notre corps, telles que l’augmentation de la fréquence cardiaque, la transpiration ou la dilatation des pupilles.

Lewis cherche à savoir si le fait de déclencher des souvenirs bouleversants pendant le sommeil peut les rendre moins angoissants. «Nous disposons de très bonnes données suggérant que c’est possible», dit-elle.

«L’idée est que si vous rejouez ces souvenirs à ce moment-là, vous ne pourrez pas avoir de réaction émotionnelle», déclare Lewis. "Donc, le rejouer sans la réponse physiologique pourrait aider les gens à découpler la mémoire de l'émotion."

Il n’est pas difficile d’imaginer la RTM comme traitement des troubles traumatiques, y compris le SSPT. C’est une perspective alléchante, mais pour le moment, même dans les premiers procès impliquant des personnes qui ont des souvenirs bouleversants, il est trop tôt pour tirer des conclusions, dit-il.

«Nous avons besoin d’une bonne base de données avant de pouvoir transférer cela aux patients, car ce que cela va faire n’est pas tout à fait clair», a déclaré Rasch. "Est-ce que cela aide réellement les gens à réactiver ce souvenir traumatique pendant le sommeil ou aggrave-t-il les choses?"

Rasch et ses collègues étudient également comment la RTM pourrait faciliter l’apprentissage du vocabulaire en langue étrangère.

Et bien que la RTM semble le plus utile pour améliorer les souvenirs encore en cours de consolidation, elle peut également aider les patients d’Alzheimer à se rappeler le chemin du retour ou à reconnaître les membres de leur famille. Les kinésithérapeutes pourraient également tirer parti de la RTM pour aider les personnes à recouvrer leurs capacités motrices après un accident vasculaire cérébral ou une blessure.

Il est également fort probable que la RTM puisse même influencer la façon de penser des gens. Dites que vous êtes à une fête et repérez votre collègue de l’autre côté de la pièce. Tu salues; ils ne répondent pas. Vous devez juger par vous-même s’ils vous bluffent ou ne vous voient pas. Nous rencontrons tout le temps des situations ambiguës similaires. Certaines personnes, telles que celles souffrant d'anxiété ou de dépression, sont plus susceptibles de leur donner une tournure négative.

Le problème avec TMR

Malgré l’arsenal d’applications pour la RTM, son influence sur la mémoire est subtile et on ignore combien de temps durent ces effets. Et d'autres problèmes doivent être résolus.

Par exemple, comment les répétitions individuelles apparaissent-elles dans le cerveau humain?

"Nous ne savons même pas à quoi ressemble le signal", déclare Antony. Avec ses collègues, il utilise TMR pour illustrer la répétition de la mémoire chez les personnes en mesurant la réactivation par leur sujet des images précédemment visionnées avec l'électroencéphalographie (EEG).

"L'odeur est un déclencheur très puissant, car elle est directement connectée à cette région du cerveau qui est liée à la mémoire, alors que les sons… doivent d'abord s'arrêter à la station relais."

Le son et l’odorat ont tous deux été utilisés avec succès comme indices dans les expériences de RTM, et chaque domaine a ses propres avantages. L'odeur, pour commencer, n'est pas étrangère au monde de la science du sommeil. Il existe certaines preuves que des herbes telles que la lavande peuvent nous aider à nous détendre et à nous laisser dériver, et que les odeurs peuvent affecter le contenu émotionnel des rêves d’une personne.

En effet, le système olfactif du cerveau est étroitement lié à l’hippocampe et à des domaines liés aux émotions, tels que l’amygdale. De plus, les odeurs ne nous réveillent généralement pas. ils sont traités pendant le sommeil sans le perturber.

Il n'en va pas de même pour les sons, qui passent par le thalamus.«Smell est un déclencheur très puissant car il est directement connecté à cette région du cerveau qui est liée à la mémoire, alors que les sons… doivent s’arrêter d’abord sur la station relais», explique Pereira.

Il est également délicat de calibrer précisément les sons pour la RTM. Les bruits peuvent facilement déranger les dormeurs. Et pourtant, "si vous les jouez trop doucement, vous n'êtes pas tout à fait sûr qu'ils soient enregistrés", explique Batterink. «Il peut donc s’avérer un peu délicat d’équilibrer le volume individuellement.»

D'autre part, le son réussit mieux à indiquer les performances motrices que les odeurs; Les régions du cerveau impliquées dans le traitement auditif sont fortement liées aux régions motrices, dit Diekelmann.

Comparés aux odeurs, les sons sont également plus faciles à contrôler à la maison, ce qui signifie que les scientifiques pourraient en créer une bibliothèque presque illimitée. «Si nous voulions 60 odeurs différentes qui se distinguent vraiment les unes des autres, ce serait beaucoup plus difficile à gérer», déclare Lewis.

Une odeur est un outil émoussé qui agit de manière égale sur tous les souvenirs (appris lors de sessions d’étude expérimentale). Les sons permettent une approche plus précise et plus fine, capable de localiser des souvenirs individuels.

De plus, les sons peuvent être lus et traités plus rapidement que les odeurs. Une odeur est un outil émoussé qui agit de manière égale sur tous les souvenirs (appris lors de sessions d’étude expérimentale). Les sons permettent une approche plus précise et plus fine, capable de localiser des souvenirs individuels.

Indices de côté, si TMR peut sortir du laboratoire, d'autres considérations pratiques restent en suspens. Pour une utilisation à domicile, les scientifiques devraient développer un gadget permettant d’identifier le stade de sommeil d’une personne, puis de donner une indication au bon moment. Selon Rebecca Spencer, co-auteure de l’Université du Massachusetts, Amherst, les gens s’habituent au son.

Smith, qui envisage l'utilisation de la RTM pour des études ou du sport, déclare: «L'idée attend une sorte d'appareil ou d'application très simple capable de faire ces choses, même si je pense que c'est tout à fait possible."

Rasch et ses collègues travaillent à la mise au point d’un tel dispositif, qui enregistrerait le sommeil d’une personne et présenterait ensuite automatiquement les mots au bon moment et au bon volume. Il espère avoir une preuve de principe dans un an ou deux, après quoi il trouvera des collaborateurs pour aider à la conception du gadget.

«Cela impliquerait probablement des électrodes ou une sorte d'appareil d'enregistrement du cerveau… beaucoup plus simple que dans le laboratoire du sommeil», dit-il.

Le côté sombre de la messagerie avec la mémoire

Jouer avec la mémoire est une entreprise dangereuse et chaque technologie, quelle que soit sa intention, peut être utilisée à des fins néfastes. Lorsque le moment sera venu pour que TMR sorte du laboratoire, les utilisations potentiellement sinistres doivent être reconnues.

L'une des principales préoccupations provient du fait que la RTM peut influer sur la pensée des gens. Et la recherche de Rasch sur la façon dont cela peut changer les biais d’interprétation (comment nous percevons que quelqu'un agit envers nous) n’est que le début.

«Vous pouvez utiliser la RTM pour aider les gens à réduire leur partialité, mais vous pouvez également tout aussi facilement… essayer de convaincre les gens que ces idées sont meilleures ou que ces personnes sont meilleures»

Antony est prudent quant à l'extrapolation de ce travail. «C’est prometteur, mais aucun lien direct n’a été démontré qui permettrait de remédier au racisme», a-t-il déclaré.

«Vous pouvez utiliser TMR pour aider les gens à réduire leur partialité, mais vous pouvez aussi tout simplement… essayer de convaincre les gens que ces idées sont meilleures, ou que ces personnes sont meilleures», déclare Pereira, qui a coécrit un document examinant la promesse et pièges de la recherche sur la RTM.

Selon les chercheurs, le lavage de cerveau par TMR est peu probable. Mais il y a d'autres préoccupations: imaginez que vous êtes dans une chambre d'hôtel et que pendant que vous dormez, quelqu'un sent le parfum d'un croissant particulièrement gras. En vous dirigeant vers le bar du petit-déjeuner le lendemain matin, vous voyez la pâtisserie feuilletée à vendre. Sous n'importe quel produit ou même idée à la place des croissants et vous obtenez l'idée.

"Je pense que le problème principal est … si vous n'êtes pas informé de ce qui se passe quand vous dormez", déclare Rasch.

Si l'incarnation la plus courante de la RTM était un outil pour stimuler l'apprentissage, le risque d'applications malveillantes, selon Antony, est probablement faible. La principale préoccupation, dit-il, est de faire en sorte que les gens connaissent les coûts et les avantages relatifs.

«Nous ne comprenons toujours pas exactement comment cela fonctionne», déclare Pereira. "Vous ne savez pas ce qui va se passer et vous ne devriez pas simplement essayer de le faire vous-même à la maison."

Quelques conséquences négatives des expériences de RTM sont apparues. Dans l’expérience sur la mélodie de Lewis, par exemple, les personnes qui recevaient de la RTM réussissaient moins bien que d’autres à exécuter ou déchiffrer la deuxième séquence sans mise au point. Cela indique que les lectures répétées de la mémoire pourraient être une ressource limitée dans le cerveau.

"Si vous prouvez qu'il s'agit d'une technique sûre et efficace pour améliorer la cognition, comment décidez-vous qui y a accès et pourquoi?"

De nombreuses expériences suggèrent un compromis, où réactiver et donc stimuler une mémoire revient à en cimenter une autre. Si TMR aboutit à un gain égal à zéro, les utilisateurs risquent de ne pas renforcer les mémoires sur lesquelles ils ne se concentrent pas. Les étudiants pourraient, par exemple, reprendre du vocabulaire espagnol au détriment des équations apprises dans Trig.

Une autre préoccupation est que les utilisateurs de TMR pourraient créer accidentellement de faux souvenirs. Cela se produit déjà lorsque nous transférons des souvenirs vers un stockage à long terme; Les réactivations préservent ou généralisent l'essentiel d'une expérience, mais certains détails peuvent s'effriter. Il est possible que TMR stimule ce processus.

Et, comme pour d’autres outils potentiels pour stimuler la fonction cognitive, les scientifiques ont raison de faire preuve de prudence. «Nous faisons quelque chose avec le cerveau dans un état où le contrôle conscient est limité», explique Rasch. «Nous devons considérer cela.

Parce que nous ne savons toujours pas avec certitude si la RTM a des conséquences à long terme sur la santé, Rasch a déclaré qu’il ne le recommanderait pas encore à plus grande échelle, ni chez les personnes souffrant de conditions telles que le SSPT. Mais pour un usage simple et individuel, comme l’apprentissage du vocabulaire, il dit qu’il n’ya probablement pas beaucoup de danger.

Au début, la RTM pourrait être coûteuse et conférer un avantage encore plus grand aux personnes ayant de l'argent à dépenser.

«Si vous montrez qu'il s'agit d'une technique sûre et efficace pour améliorer la cognition», déclare Pereira. "Alors comment décidez-vous qui y a accès et pourquoi?"

L'AVENIR DE LA MÉMOIRE

Avant que la question de l'accès et de l'intention ne soit même débattue, des années de recherche doivent encore être complétées avant que les scientifiques ne commencent à se lancer dans le subconscient pour extraire, améliorer ou modifier des souvenirs. Et pour les chercheurs, le futur TMR présent est finalement plein d’espoir, même s’il est angoissé.

Imaginez ce scénario: dans vingt ans, un événement terrible se produira pour lequel vous êtes présent. Peut-être que c'est arrivé en rentrant chez vous un soir ou pendant que vous voyagiez. Quoi qu’il en soit, cela vous a profondément secoué et vous vous retrouvez hanté par des souvenirs terrifiants. Vous pouvez participer à une thérapie par la parole standard, mais vous pouvez également choisir de prendre rendez-vous avec un médecin plus spécialisé.

Pendant votre séance, le médecin joue un ton rapide ou diffuse une bouffée de parfum. Ce son ou cette odeur se dégage à nouveau lorsque vous passez une nuit ordinaire dans son bureau, déclenchant et recâblant la mémoire alors que vous rêvez. Vous vous réveillerez, libérés du souvenir pervers, comme si ce n’était rien de plus qu’une taupe à laser. Au matin, vous signerez quelques papiers serrant la main du médecin.

Ce qui aurait pu marquer et façonner le cerveau a été retiré. Ce n’est même pas le souvenir d’un souvenir, c’est tout simplement parti. Vous êtes libre d'aller de l'avant, sans entrave, dans le futur.