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Ma mère est l’un des cinq enfants, elle a donc beaucoup d’histoires sur ses mésaventures et celles de ses frères et sœurs. L’un de mes favoris concerne mon «étrange» oncle Dorsey et ses premiers travaux scientifiques. Quand ma mère avait environ huit ans, son frère aîné avait glissé un magnétophone sous son lit toutes les nuits pour écouter tranquillement la lecture du poème «Le Corbeau» (1845) d'Edgar Allan Poe. Nuit après nuit, il passait la cassette, essayant de vérifier si elle réciterait spontanément le poème après avoir été exposée. Comme elle le dit, elle se réveillait chaque fois que l'enregistrement commençait à jouer. Bien sûr, elle peut toujours réciter les premières lignes, mais seulement parce qu'elle a été réveillée par le poème nuit après nuit.
Mon oncle n'a jamais réussi à obliger ma mère à «apprendre à dormir», mais certaines de ses idées n'auraient peut-être pas été aussi erronées. Alors que l'apprentissage du sommeil, également appelé hypnopédie, a été démystifié, les neuroscientifiques de mon laboratoire et d'autres découvrent maintenant des moyens d'utiliser des stimuli tels que des signaux sonores pendant le sommeil pour renforcer les souvenirs.
Les premiers chercheurs ont commis la même erreur qu'Oncle Dorsey et pensaient que nous pouvions apprendre de nouveaux matériaux pendant le sommeil par osmose, comme le décrit Brave New World (1932) de Aldous Huxley. Tout comme dans le roman dystopique, les expériences tentant cet apprentissage du sommeil étaient souvent basées sur le faux postulat selon lequel le sommeil ressemblait à un état hypnotique. Dans les années 1920, certains chercheurs pensaient pouvoir enseigner aux participants des informations totalement nouvelles en lisant des enregistrements audio pendant leur sommeil et les inventeurs ont commencé à vendre des dispositifs basés sur cette idée. Ce n'était pas très différent de l'épisode "Big Cheese" (1996) du laboratoire de Dexter, dans lequel le génie du dessin animé utilise un gadget gigantesque pour essayer d'apprendre le français pendant son sommeil: cela ne fonctionnait pas.
Ce n'est que dans les années 1950 que les chercheurs ont découvert que les effets annoncés de l'hypnopédie n'étaient en réalité pas dus au sommeil. Au lieu de cela, ces engins éveillaient réellement les gens. Les déboulonneurs pouvaient dire en utilisant une technique relativement bien connue, l'électroencéphalographie (EEG), qui enregistre les signaux électriques du cerveau au moyen d'électrodes placées sur le cuir chevelu. En utilisant l'EEG sur leurs participants, les chercheurs ont pu constater que les apprenants du sommeil étaient réellement éveillés (ce que nous faisons encore dans la recherche de nos jours), ce qui a pratiquement mis fin à la recherche sur le sommeil en tant qu'outil cognitif. Cinquante ans plus tard, nous savons maintenant qu'il est possible de modifier la mémoire pendant le sommeil, mais d'une manière différente de celle attendue auparavant.
En 2007, le neuroscientifique Björn Rasch de l’Université de Lübeck et ses collègues ont signalé que les odeurs, associées à du matériel précédemment appris, pouvaient être utilisées pour détecter le cerveau endormi. Les auteurs de l'étude avaient appris aux participants l'emplacement des objets sur une grille, comme dans le jeu Concentration, et les avaient exposés à l'odeur de rose. Les participants ont ensuite dormi dans le laboratoire et les expérimentateurs ont attendu jusqu'au dernier stade de sommeil (sommeil à ondes lentes) pour les exposer à nouveau à l'odeur. Ensuite, quand ils étaient réveillés, les participants étaient nettement mieux à même de se rappeler où se trouvaient les objets. Cela ne fonctionnait que s'ils avaient été exposés à l'odeur de rose au cours de l'apprentissage et l'avaient sentie pendant le sommeil à ondes lentes. S'ils n'étaient exposés à l'odeur que pendant l'éveil ou pendant le sommeil paradoxal, le signal ne fonctionnait pas.
Cela semblait presque trop beau pour être vrai. Pouvons-nous vraiment «marquer» les souvenirs pendant l'apprentissage avec une odeur, puis persuader notre cerveau de les répéter pendant le sommeil? Plusieurs études depuis la publication initiale ont vérifié les résultats, et il y avait même de nouvelles variations telles que l'utilisation d'indices sonores au lieu d'odeurs.
Dans le laboratoire de neurosciences cognitives Paller de la Northwestern University où je travaille, plusieurs articles ont été publiés, démontrant que les neuroscientifiques peuvent lier un son unique à un seul objet et le réactiver individuellement. Par exemple, vous pouvez jouer à Concentration et apprendre que le chat est dans le coin inférieur gauche et que la théière est dans le coin supérieur droit. Lorsque vous apprenez le chat, vous entendez un miaulement et lorsque vous apprenez la bouilloire, vous entendez un sifflement. Maintenant, si pendant le sommeil à ondes lentes, nous ne jouions qu'un seul de ces sons, comme le miaou, vous vous souviendriez de la position du chat encore mieux que celle de la bouilloire. Gardez à l'esprit que ces deux éléments ont tout d'abord été appris de la même manière, ce qui montre que les signaux de sommeil aident de préférence le chat. Cette capacité à sélectionner des mémoires spécifiques à réactiver est appelée réactivation de la mémoire ciblée (TMR).
Nous l'appelons TMR parce que nous pensons que jouer un signal sonore comme celui-ci réactive la mémoire d'apprentissage de l'emplacement de l'objet à partir de la tâche précédente. Mon laboratoire pense que cette répétition de la mémoire permet au cerveau de renforcer sa représentation de la mémoire, permettant ainsi un meilleur rappel. En travaillant avec des rats, les scientifiques du cerveau Daniel Bendor et Matthew Wilson du Massachusetts Institute of Technology ont trouvé exactement cette répétition attendue lorsqu'ils ont administré des signaux sonores liés à des apprentissages antérieurs.
Les neuroscientifiques commencent maintenant à utiliser la RTM. Une étude récente de mon groupe fonctionne beaucoup comme le jeu vidéo Guitar Hero, où le joueur occupe une place centrale en tant que musicien. James Antony, postdoc à l’Université de Princeton mais étudiant de troisième cycle à l’époque, a demandé aux participants d’apprendre deux séquences musicales au clavier. Les chansons étaient composées de quatre notes qui apparaissaient comme des cercles tombants, un peu comme le jeu actuel. Après avoir également appris les deux chansons, les participants ont fait une sieste et Antony leur a attribué une chanson. Quand ils ont été retestés après le sommeil, les participants ont mieux interprété le chant du sommeil que celui non lu. Pensez à la rapidité avec laquelle vous pourriez apprendre un nouvel instrument de musique ou une nouvelle chanson en rappelant simplement à votre cerveau endormi les apprentissages antérieurs!
Bien que certaines recherches translationnelles aient commencé à faire surface, nous ne connaissons toujours pas les limites de la RTM ou du signal de sommeil en général. Dans un article de 2017, la chercheuse postdoctorale Laura Batterink de mon laboratoire et ses collègues ont découvert que le repérage de la RTM en combinaison avec le sommeil paradoxal permettait de mieux rappeler les mots prononcés pendant la sieste de l'après-midi. Cette recherche semble indiquer que le sommeil paradoxal est un état bénéfique lorsque les mémoires personnalisées sont intégrées à des réseaux de mémoire préexistants.
Les questions en suspens que nous devons encore aborder sont les suivantes: cela fonctionne-t-il pour l'apprentissage d'une langue étrangère (apprentissage de la grammaire) ou simplement pour apprendre un vocabulaire étranger? Pourrait-il être utilisé pour maintenir les performances de la mémoire dans une population vieillissante? La réactivation de certains souvenirs signifie-t-elle que les autres sont effacés encore plus rapidement?
Je suis personnellement intéressé par la façon dont ces souvenirs réactivés pourraient changer en raison de ces signaux. Mes projets actuels visent à déterminer si le repérage force la mémoire entière à conserver des détails ou si ces signaux pourraient consolider l '«essence» de la mémoire et perdre des détails superflus. TMR pourrait également aider à renforcer tous les aspects de la consolidation de la mémoire et à afficher les coûts cognitifs uniquement pour les éléments non marqués.
Nous avons des intuitions et de nouveaux projets pour répondre à ces questions surgissent tout le temps. Mais nous sommes toujours à la frontière de la compréhension du cerveau endormi. Pour une activité que nous faisons environ le tiers de notre vie, il y a plus de questions que de réponses. Peut-être l'étrange oncle Dorsey et ses cassettes Poe étaient-ils en fait prédictifs de l'avenir de la recherche sur le sommeil. 
