Une étude, dont les résultats intitulés «Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay» ont été publiés dans la revue Science, a permis de lever une part du voile qui entoure encore l'activité du cerveau pendant notre sommeil: elle a établi que la réactivation durant le sommeil des neurones pour consolider nos souvenirs repose sur une activation qui a lieu au cours de la journée: les séquences thêta 'enchevêtrées'.

Notons tout d'abord que «la répétition est la meilleure méthode de mémorisation, pour les neurones eux-mêmes». En effet, «c'est le principe de ce que les neurobiologistes nomment réactivations de séquences» : concrètement, durant le sommeil, «les neurones de l'hippocampe liés à une tâche s'activent très rapidement à tour de rôle dans un ordre précis, ce qui consolide le souvenir de cette tâche».

Comme les réactivations de séquences, qui «sont fondamentales pour la mémorisation à long terme et les échanges entre l'hippocampe et le reste du cerveau», apparaissent seulement au repos «après l'activité initiale des neurones», cela suggère qu'ils 'mémorisent' dans quel ordre s'allumer.

Dans ce contexte, l'étude ici présentée vient de découvrir le mécanisme en question en analysant «chez des rats les séquences d'activité de leurs cellules de lieu», qui «sont des neurones de l'hippocampe qui s'allument en suivant la position de l'animal dans l'environnement lorsqu'il se déplace»: lentement lorsqu'il effectue son déplacement, «puis très rapidement lors des réactivations de séquences au cours du sommeil».

Cependant, «les neurobiologistes connaissent un autre type de séquences, appelées séquences thêta, qui répètent rapidement l'activation des mêmes cellules de lieu lorsque l'animal se déplace, en parallèle des séquences lentes». De ce fait, ces séquences thêta sont dites 'enchevêtrées'.

Pour parvenir à savoir lesquelles des séquences lentes ou enchevêtrées «sont nécessaires à l'apparition des réactivations de séquences, et permettent donc la consolidation des souvenirs pendant le sommeil», l'étude a fait appel «à un système ingénieux qui désactive les séquences enchevêtrées, sans toucher aux séquences lentes: les animaux sont transportés sur un train électrique, dans un wagon muni d'un tapis roulant» de sorte que «lorsque le tapis est à l'arrêt, les séquences enchevêtrées disparaissent» et qu'elles «reviennent quand le tapis fonctionne».

Il est alors apparu «qu'après plusieurs tours en train avec le tapis roulant à l'arrêt, les cellules de lieu de l'hippocampe des rats ne se réactivent pas au cours du sommeil dans le même ordre que pendant l'éveil», tandis qu'après «un trajet en train avec le tapis en marche, les réactivations de séquences sont bien présentes». Il en résulte que «ce sont les séquences thêta enchevêtrées pendant le mouvement qui sont indispensables à la consolidation de la mémoire au cours du sommeil».