Dans une étude sur des volontaires sains, des chercheurs du National Institutes of Health ont cartographié l’activité cérébrale qui se produit lorsque nous apprenons une nouvelle compétence, comme jouer une nouvelle chanson au piano, et ont découvert pourquoi prendre de courtes pauses de la pratique est la clé de l’apprentissage. . Les chercheurs ont découvert que pendant le repos, le cerveau des volontaires rejouait rapidement et à plusieurs reprises des versions plus rapides de l’activité observée pendant qu’ils s’entraînaient à taper un code. Plus un volontaire rejouait l’activité, mieux il performait lors des séances d’entraînement suivantes, suggérant que le repos renforçait les souvenirs.
“Nos résultats soutiennent l’idée que le repos éveillé joue un rôle tout aussi important que la pratique dans l’apprentissage d’une nouvelle compétence. Il semble que ce soit la période pendant laquelle notre cerveau comprime et consolide les souvenirs de ce que nous venons de pratiquer”, a déclaré Leonardo G. Cohen, MD , chercheur principal au NIH’s National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) et auteur principal de l’étude publiée dans Rapports de cellule. « Comprendre ce rôle de relecture neuronale peut non seulement aider à façonner la façon dont nous apprenons de nouvelles compétences, mais aussi comment nous aidons les patients à récupérer les compétences perdues après une blessure neurologique comme un accident vasculaire cérébral. »
L’étude a été menée au NIH Clinical Center. L’équipe du Dr Cohen a utilisé une technique de balayage hautement sensible, appelée magnétoencéphalographie, pour enregistrer les ondes cérébrales de 33 volontaires droitiers en bonne santé alors qu’ils apprenaient à taper un code de test à cinq chiffres avec leur main gauche. Les sujets étaient assis sur une chaise et sous le long capuchon conique du scanner. Une expérience a commencé lorsqu’on a montré à un sujet le code “41234” sur un écran et qu’on lui a demandé de le taper autant de fois que possible pendant 10 secondes, puis de faire une pause de 10 secondes. On a demandé aux sujets de répéter ce cycle d’alternance de séances d’entraînement et de repos un total de 35 fois.
Au cours des premiers essais, la vitesse à laquelle les sujets ont correctement tapé le code s’est considérablement améliorée, puis s’est stabilisée vers le 11e cycle. Dans une étude précédente, dirigée par l’ancienne boursière postdoctorale des NIH, Marlene Bönstrup, MD, l’équipe du Dr Cohen a montré que la plupart de ces gains se produisaient pendant de courts repos, et non lorsque les sujets étaient en train de taper. De plus, les gains étaient supérieurs à ceux obtenus après une nuit de sommeil et étaient corrélés à une diminution de la taille des ondes cérébrales, appelées rythmes bêta. Dans ce nouveau rapport, les chercheurs ont recherché quelque chose de différent dans les ondes cérébrales des sujets.
“Nous voulions explorer les mécanismes derrière le renforcement de la mémoire observé pendant le repos éveillé. Plusieurs formes de mémoire semblent reposer sur la relecture de l’activité neuronale, nous avons donc décidé de tester cette idée pour l’apprentissage des compétences procédurales”, a déclaré Ethan R. Buch, Ph. .D., membre du personnel scientifique de l’équipe du Dr Cohen et responsable de l’étude.
Pour ce faire, Leonardo Claudino, Ph.D., ancien boursier postdoctoral dans le laboratoire du Dr Cohen, a aidé le Dr Buch à développer un programme informatique qui a permis à l’équipe de déchiffrer l’activité des ondes cérébrales associée à la saisie de chaque nombre dans le code de test.
Le programme les a aidés à découvrir qu’une version beaucoup plus rapide – environ 20 fois plus rapide – de l’activité cérébrale observée pendant la frappe était rejouée pendant les périodes de repos. Au cours des onze premiers essais pratiques, ces versions compressées de l’activité ont été rejouées plusieurs fois – environ 25 fois – par période de repos. C’était deux à trois fois plus souvent que l’activité observée pendant les périodes de repos ultérieures ou après la fin des expériences.
Fait intéressant, ils ont découvert que la fréquence de répétition pendant le repos prédisait le renforcement de la mémoire. En d’autres termes, les sujets dont le cerveau a rejoué l’activité de frappe plus souvent ont montré des sauts de performance plus importants après chaque essai que ceux qui l’ont rejoué moins souvent.
“Au début de la courbe d’apprentissage, nous avons vu que la répétition du repos éveillé était compressée dans le temps, fréquente et constituait un bon prédicteur de la variabilité dans l’apprentissage d’une nouvelle compétence entre les individus”, a déclaré le Dr Buch. “Cela suggère que pendant le repos éveillé, le cerveau lie les souvenirs nécessaires à l’apprentissage d’une nouvelle compétence.”
Comme prévu, l’équipe a découvert que l’activité de relecture se produisait souvent dans les régions sensorimotrices du cerveau, qui sont responsables du contrôle des mouvements. Cependant, ils ont également constaté une activité dans d’autres régions du cerveau, à savoir l’hippocampe et le cortex entorhinal.
“Nous avons été un peu surpris par ces derniers résultats. Traditionnellement, on pensait que l’hippocampe et le cortex entorhinal pourraient ne pas jouer un rôle aussi important dans la mémoire procédurale. En revanche, nos résultats suggèrent que ces régions bavardent rapidement avec le cortex sensorimoteur lorsque l’apprentissage de ces types de compétences », a déclaré le Dr Cohen. “Dans l’ensemble, nos résultats soutiennent l’idée que la manipulation de l’activité de relecture pendant le repos éveillé peut être un outil puissant que les chercheurs peuvent utiliser pour aider les individus à acquérir de nouvelles compétences plus rapidement et éventuellement faciliter la rééducation après un AVC.”
.
