L’étude apporte les premières preuves de la raison du sommeil

Des scientifiques ont intégré la physique et la biologie dans une étude qui offre les premières preuves directes élucidant la fonction du sommeil. En assimilant le cerveau à un ordinateur biologique épuisé de ressources pendant l’éveil, ils ont montré que le sommeil agit comme une réinitialisation du “système d’exploitation” du cerveau, le ramenant à un état optimal pour une réflexion et un traitement améliorés.

Pendant des siècles, les scientifiques et les chercheurs ont lutté avec la question : Pourquoi dormons-nous ? Quel but sert cette exigence fondamentale ? Une recherche sur ‘pourquoi dormons-nous’ sur Google donne des explications diverses de différentes sources. Certains soutiennent que le sommeil élimine les toxines du cerveau, tandis que d’autres soutiennent qu’il aide à la réparation corporelle, au rajeunissement, ou joue un rôle crucial dans la formation de souvenirs à long terme.

Une récente enquête menée par des chercheurs de l’Université de Washington à St. Louis offre la première preuve concluante qui pourrait répondre à la question de longue date.

Décrivant le cerveau comme un ordinateur biologique, Keith Hengen, l’auteur correspondant de l’étude, a expliqué : “La mémoire et l’expérience pendant l’éveil modifient le code peu à peu, éloignant lentement le système global d’un état idéal. La fonction principale du sommeil est de restaurer un état computationnel optimal.”

Une Comparaison Remarquable

Établir des parallèles entre le cerveau et un ordinateur sophistiqué n’est pas trop tiré par les cheveux. Les deux utilisent des signaux électriques pour la transmission d’informations, assimilant la mémoire à long terme à un disque dur pour le stockage et la récupération, et comparant les neurones à la circulation. L’utilisation d’un ordinateur implique l’exécution de processus intensifs en ressources en arrière-plan, conduisant à un ralentissement progressif avec le temps. Dans cette étude, les chercheurs ont appliqué l’hypothèse de la ‘criticité’, suggérant que le cerveau fonctionne de manière similaire.

Dans le domaine de la physique, la criticité fait référence à un système complexe existant à l’équilibre délicat entre l’ordre et le chaos. Les physiciens ont introduit ce concept à la fin des années 1980, réalisant des expériences où ils ont lâché des milliers de grains de sable sur une grille en damier. Finalement, les tas de sable ont atteint un point où des avalanches abruptes et imprévisibles se produisaient, se propageant d’un carré à d’autres.

Décrivant le phénomène, Ralf Wessel, l’un des co-auteurs de l’étude, a déclaré : “Le système entier s’organise en quelque chose d’extrêmement complexe.”

Appliquant l’hypothèse de la criticité au cerveau, les chercheurs établissent un parallèle entre chaque neurone et les grains de sable individuels adhérant à des règles de base. Les avalanches neuronales, semblables à celles créées par les physiciens avec du sable, signifient un système à son état le plus complexe. Lorsque les neurones atteignent l’équilibre optimal entre l’ordre et le chaos, appelé criticité, le traitement de l’information du cerveau est maximisé.

Perspectives de Recherche Antérieure et Étude Actuelle sur le Sommeil

En 2019, Hengen et Wessel ont exploré la théorie de la criticité, démontrant que le cerveau maintient activement cet état. Dans l’étude actuelle, ils, avec d’autres chercheurs, ont cherché à comprendre le rôle du sommeil dans le cadre de la criticité. Les réponses électrophysiologiques des neurones individuels dans les cortices visuels de jeunes rats ont été mesurées alors qu’ils passaient naturellement par le cycle veille-sommeil.

Hengen a expliqué : “À la criticité, des avalanches de toutes tailles et de toutes durées peuvent se produire. En dehors de la criticité, le système devient biaisé vers seulement de petites avalanches ou seulement de grandes avalanches.”

Les chercheurs ont observé des avalanches variées chez les rats après un sommeil réparateur, tandis que pendant l’éveil, les cascades se déplaçaient vers des tailles plus petites. Il est devenu possible de prédire le sommeil ou l’éveil en suivant la distribution des avalanches neuronales, avec des tailles de cascade réduites indiquant un sommeil imminent.

Hengen a conclu : “Les résultats suggèrent que chaque moment éveillé pousse les circuits cérébraux pertinents loin de la criticité, et le sommeil aide le cerveau à se réinitialiser.” Dans l’ensemble, les chercheurs proposent un modèle où le sommeil fonctionne pour restaurer la criticité, contrecarrant son déclin progressif pendant l’éveil. Leurs résultats sont en accord avec l’hypothèse selon laquelle la fonction régénératrice principale du sommeil est la préservation de la criticité.

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Lire l’article original sur : New Atlas

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