Les chercheurs en mémoire du MIT ont découvert des similitudes frappantes dans les schémas d'activité cérébrale chez les rats lorsqu'ils naviguaient dans un labyrinthe et lorsqu'ils dormaient, suggérant qu'ils revivaient l'expérience de courir dans le labyrinthe dans leur esprit.
"Nous étions incroyablement excités lorsque nous avons vu cela, car nous pensons qu'il s'agit d'une preuve très solide que le rat vit réellement une expérience visuelle pendant son sommeil", a déclaré Matt Wilson, professeur de sciences du cerveau et des sciences cognitives au MIT et auteur principal. de l'article publié dans Nature Neuroscience.
Les résultats ouvrent la possibilité d'étudier l'imagerie mentale et même la conscience elle-même en mesurant l'activité cérébrale, a déclaré Wilson, car les expériences mentales vécues par les rats pendant leur sommeil reflétaient précisément leurs expériences réelles lorsqu'ils étaient éveillés.
"Comme il n'existe actuellement aucun moyen de demander à un animal à quoi il pense pendant son sommeil, nous utilisons la stratégie consistant à observer l'activité cérébrale lorsque l'animal est éveillé et engagé dans une tâche comportant une composante visuelle très claire", a-t-il expliqué.
L'équipe de Wilson a passé la dernière décennie à développer des techniques sophistiquées d'imagerie de l'activité cérébrale chez le rat. Ils ont récemment construit une « cité des rats » dans leur laboratoire du MIT :six grands enclos de la taille d'un rat pouvant accueillir jusqu'à 24 animaux à la fois, chacun avec ses propres caméras, roues, haut-parleurs et labyrinthe. En plaçant une fenêtre d'imagerie dans le crâne des rats, l'équipe peut utiliser des microscopes miniatures pour suivre l'activité de plus de 100 000 neurones dans le cortex visuel des animaux pendant qu'ils sont éveillés et explorent le labyrinthe.
Pendant que les rats parcouraient le labyrinthe, les neurones du cortex visuel se déclenchaient selon les mêmes schémas qui auraient été prédits par l'entrée visuelle ressentie par les animaux lorsqu'ils parcouraient l'environnement familier.
L’équipe de recherche a ensuite étudié l’activité cérébrale de rats endormis. Ils étaient particulièrement intéressés par les schémas d’activité appelés fuseaux, qui caractérisent le sommeil lent. Les fuseaux ont été associés à la consolidation de la mémoire, le processus par lequel de nouveaux souvenirs sont stockés dans le cerveau, mais on ne sait pas clairement comment ils y parviennent.
L’équipe a découvert que les neurones du cortex visuel qui réagissaient normalement à des caractéristiques spécifiques de l’environnement – bords ou contrastes, par exemple – se déclenchaient ensemble avec les fuseaux pendant une phase spécifique du sommeil lent. Mais ce qui est encore plus intrigant, c'est que les schémas d'activité de ces groupes de neurones ressemblaient aux mêmes schémas d'activité que l'équipe avait observés lorsque les rats étaient éveillés et couraient dans le labyrinthe. Ces résultats suggèrent que les rats revivaient mentalement leurs expériences dans le labyrinthe.
"Je soupçonnais depuis le début que les fuseaux faisaient cela, mais le voir réellement, je dois le dire, était complètement à couper le souffle", a déclaré Wilson.
Le cortex visuel ne contrôle pas la mémoire, mais il participe à l’apprentissage perceptuel et à la consolidation de la mémoire. Wilson et ses collègues pensent que le cortex visuel fait partie d'un vaste réseau de régions cérébrales impliquées dans la consolidation de la mémoire pendant le sommeil lent. Au cours de ce type de sommeil, la phase de sommeil la plus courante en sommeil non paradoxal, le cerveau rejoue ou réactive les souvenirs au fur et à mesure qu'ils sont consolidés et stockés dans le cerveau. "Je trouve passionnant de penser que ces schémas d'activité impliqués dans nos expériences mentales les plus vives sont en réalité là pour des raisons fonctionnelles", a déclaré Wilson. "Ces réactivations semblent importantes pour la mémoire et les fonctions cognitives."
Wilson a ajouté :"Je pense que nous avons mis au point une stratégie générale qui peut être appliquée à d'autres problèmes, tels que la façon dont les rongeurs réfléchissent aux décisions ou aux récompenses, ou, en fin de compte, même à la conscience."
