Le sommeil et les rêves : la clé de la mémoire et de la créativité

Sommeil et mémoire : dormir pour se souvenir

Sommeil, mémoire et cerveau

Différents types de mémoire

Pour comprendre la suite de nos explications, quelques définitions s’imposent sur les différents types de mémoire.

On distingue d’un côté la mémoire déclarative : ce sont les informations qu’on peut exprimer par le langage (ex : quelle est la capitale de l’Espagne ?).

Et de l’autre côté la mémoire non-déclarative, la mémoire procédurale, qui comprend les compétences en lien avec nos capacités motrices (ex : savoir faire du vélo).

Il y a une deuxième distinction plus évidente qui existe :

• Celle entre la mémoire à court terme d’un côté : on ne va retenir une information que pour un temps limité ;
• Et la mémoire à long terme de l’autre, où l’information va se stocker de manière durable dans notre cerveau.

Sommeil et mémoire : la consolidation des souvenirs

Quel rapport avec notre sommeil ?

Le processus de consolidation, celui qui va permettre à un souvenir de passer de l’état d’éphémère, de court terme, à celui de stockage à long terme, va se dérouler pendant le sommeil. L’hippocampe sert de stockage temporaire, surtout pour la mémoire déclarative.

Mais sa capacité est limitée ! Pour faire une analogie informatique, c’est l’équivalent de la RAM dans un ordinateur, ou même d’une clé USB : il faut enregistrer les données sur le disque dur de l’ordinateur si l’on veut les garder à long terme et si l’on veut aussi faire de la place pour l’arrivée de nouvelles données.

De nombreux travaux ont testé cette hypothèse, et ont montré que plus on reste éveillé longtemps, plus il devient difficile de retenir de nouvelles informations. Et que le sommeil est nécessaire pour d’une part stocker les informations pour le long terme, et d’autre part, pour remettre à zéro le stockage à court terme.

Prenons un exemple concret : vous devez apprendre tout un livre d’histoire comprenant de nombreuses informations factuelles, telles que des dates et des noms. À la fin de la journée, votre hippocampe va saturer, va être plein, et les nouvelles informations vont rebondir, comme une boîte mail qui serait pleine, où les nouveaux messages seraient rejetés. Dormir va permettre de transférer son contenu vers une autre zone de votre cerveau, le cortex, qui permet lui un stockage plus permanent des informations.

Consolidation de la mémoire et fuseaux de sommeil

Penchons-nous plus précisément sur cette phase de consolidation de la mémoire. Elle a lieu essentiellement pendant les phases de sommeil lent léger, au travers des fuseaux de sommeil.

Figure 1 : fuseau de sommeil pendant une phase de sommeil lent

Comme vous pouvez le voir sur la figure 1, le sommeil lent léger est une phase caractérisée par des ondes de grande amplitude et de faible fréquence, pendant laquelle il va y avoir de courtes périodes avec des ondes plus rapides, une activité électrique plus intense, qui correspondent aux fuseaux de sommeil.

La théorie la plus couramment admise est que ces pics d’activité électrique correspondent au transfert de l’information de l’hippocampe vers différentes zones du cortex.

Sommeil et mémoire : une nuit blanche pour réviser ?

Le célèbre chercheur Matthew Walker a réalisé plusieurs travaux pour confirmer ces mécanismes avec ses collègues dans les Universités d’Harvard puis de Berkeley. Ayant à sa disposition de nombreux étudiants sur ces campus, il a voulu tester un grand classique de la vie étudiante : faire des nuits blanches ou des nuits très courtes en période de révision avec un examen.

Est-ce vraiment une bonne stratégie pour apprendre au regard de ce que nous venons de voir précédemment ?

Dans l’un de ces travaux, les chercheurs ont fait visionner des images à des étudiants soit après une nuit de sommeil complète, soit après une nuit blanche, puis leur ont montré à nouveau des images 2 jours plus tard, après 2 nuits complètes pour les 2 groupes, en leur demandant d’identifier celles déjà vues précédemment.

Résultat : le groupe « nuit blanche » a eu une performance de près de 20% inférieure au groupe contrôle. Et les IRM de leur cerveau ont montré une activation moindre de l’hippocampe et au contraire, une activation spécifique du cortex préfrontal chez ceux ayant dormi normalement et surperformé, confirmant bien l’importance du sommeil dans la création de nouveaux souvenirs et dans l’apprentissage à long terme.

Sommeil et mémoire : les rêves, un régulateur émotionnel pour traiter nos expériences

Les rêves : quelle interprétation ?

A travers l’histoire, les rêves ont eu de nombreuses interprétations. Ils ont été vus comme des messages divins dans l’Antiquité, un voyage de l’âme en-dehors du corps dans les pratiques chamaniques, comme des révélations prophétiques dans de nombreuses religions ou plus récemment, comme le symbole de désirs refoulés dans la psychanalyse freudienne.

Rêves et sommeil REM

Certaines personnes vont vouloir répondre à cet article :

Première chose à savoir : l’essentiel des rêves, ceux dont on se souvient avec vivacité et représentant des situations parfois étranges, ont lieu pendant les phases de sommeil paradoxal, de sommeil REM. Il y a une forme de rêves pendant le sommeil lent, mais plus factuel et certainement liée aux processus de mémorisation que nous venons de passer en revue. La majorité du temps passé en sommeil paradoxal a lieu en fin de nuit, pendant les deux derniers cycles de sommeil. On peut donc noter qu’avoir des nuits trop courtes, de 6 heures ou moins, c’est se priver d’une bonne partie de ce sommeil paradoxal et donc de son temps de rêve.

Les 3 caractéristiques du sommeil paradoxal sont :

1. Une activité électrique intense du cerveau, assez similaire à celle en éveil ;
2. Des mouvements des yeux rapides de gauche à droite, d’où le nom de REM (Rapid Eye Movement) ;
3. Et enfin une paralysie musculaire.

Pourquoi ce dernier point ? Du fait des situations imaginées, les rêves pourraient nous amener à avoir de nombreux mouvements si notre corps vivait les actions créées par notre cerveau, ce qui pourrait être assez dangereux et mettre en péril notre intégrité physique.

Sommeil et émotions : les rêves ont-ils une fonction spécifique ?

Le grand débat aujourd’hui est de savoir si les rêves remplissent une fonction spécifique, ou s’ils sont simplement un effet secondaire du fonctionnement du cerveau pendant le sommeil paradoxal.

Pour faire une analogie imagée, imaginez une ampoule. Son but est de produire de la lumière, mais une conséquence de son fonctionnement est de produire également de la chaleur. Les rêves sont-ils comme la chaleur de l’ampoule, une simple conséquence du sommeil paradoxal ?

Sommeil et santé émotionnelle : l’overnight therapy

Leur première fonction serait de prendre soin de notre santé mentale et émotionnelle.

Les rêves permettraient de calmer les émotions négatives liées à un événement traumatique, notamment parce que pendant ceux-ci, la concentration de noradrénaline, une hormone liée au stress, chute dans le cerveau, ce qui permet à ce dernier de retraiter les émotions et expériences de la journée dans un contexte biologique plus « apaisé ».

A partir de constat, certains spécialistes ont développé « l’overnight therapy », la thérapie pendant la nuit. C’est une méthode pour prendre en charge le stress post-traumatique notamment, qui repose sur le double postulat que :

• Le sommeil paradoxal et les rêves ont comme objectifs de nous aider à nous souvenir des détails des expériences importantes, et de les mettre en lien avec des connaissances existantes ;
• Ainsi que de nous aider à oublier voire à effacer les charges émotionnelles négatives liées à ces souvenirs.

Sommeil et émotions : des recherches pour appuyer cette théorie

Les travaux du Dr Rosalind Cartwright, l’une des grandes spécialistes du sujet, ont apporté des preuves pour soutenir cette hypothèse.

Elle a étudié les rêves de personnes souffrant de dépression à la suite d’expériences émotionnelles très difficiles. Elle a observé que les patients qui ont eu le plus de rêves en lien avec ces expériences peu après celles-ci sont ceux qui ont vu la plus grande amélioration de leur dépression à moyen terme. Par contre, les personnes qui faisaient des rêves mais sans lien avec le sujet de leur dépression n’ont pas vu d’amélioration de leur état.

Une autre preuve soutenant cette hypothèse est que, comme nous venons de le voir, un des effets bénéfiques du sommeil paradoxal est que le cerveau est plus calme, avec moins de noradrénaline.

Chez des patients souffrant de syndrome du stress post-traumatique (PTSD), comme des vétérans revenant de la guerre, leur cerveau garde constamment des niveaux de noradrénaline très élevé. Cela bloque la capacité d’apaisement des rêves pendant le sommeil paradoxal, et le cerveau va continuer à essayer de traiter cette expérience chaque nuit tant qu’il n’arrivera pas à la résoudre, ce qui engendre les cauchemars.

Un médecin militaire, le Dr Murray Raskind, a découvert complètement par hasard qu’un médicament contre l’hypertension artérielle, la prazosine, faisait aussi disparaître les cauchemars de ses patients.

Pourquoi ? Parce que la prazosine bloque également la noradrénaline dans le cerveau, permettant aux patients d’avoir un sommeil paradoxal plus efficace. Par la suite, la prazosine a été approuvée officiellement aux Etats-Unis dans le traitement des cauchemars chroniques liés à un trauma.

Sommeil et mémoire : les rêves comme source de créativité

Mendeleïev et McCartney

Un autre bénéfice des rêves serait lié à la créativité et à la résolution de problèmes complexes.

Dans l’histoire des sciences et des arts, il existe de nombreuses anecdotes d’inventions qui auraient été réalisées pendant les rêves de leur créateur, telles que le tableau périodique des éléments par le chimiste russe Mendeleïev, qui après avoir tout essayé a vu le tableau dans ses rêves.

Ou bien avec des artistes tels que Paul McCartney, qui raconte avoir eu l’inspiration pour la chanson « Yesterday » au cours d’un rêve et l’a composée dès son réveil.

L’effet du sommeil sur la créativité : un test à Harvard

Une manière de tester cet effet du sommeil paradoxal et des rêves sur la créativité serait de faire dormir des gens dans un laboratoire, afin de surveiller précisément l’activité électrique de leur cerveau, de les réveiller à différents stades de leur sommeil (sommeil lent léger, sommeil lent profond ou sommeil paradoxal). Puis de leur demander de résoudre tout de suite un puzzle.

Une étude réalisée en 2002 sur le campus d’Harvard a précisément réalisé ce test, en utilisant des anagrammes comme puzzle sur un petit groupe d’étudiants.

Sommeil et créativité : une explication

Pourquoi cet avantage du sommeil paradoxal ?

Une grande différence entre les états d’éveil, de sommeil lent et de sommeil paradoxal est que dans les deux premiers cas, les informations sont classées dans notre cerveau de manière ordonnée, tel un arbre qui part du tronc et se divise en branches, avec des catégories, des sous-catégories…

Pendant l’éveil, le tout est contrôlé par une région spécifique du cerveau, le cortex préfrontal dorsolatéral, qui gère notamment la recherche d’informations dans notre mémoire, et pendant le sommeil lent, c’est l’hippocampe qui prend le rôle moteur.

Mais pendant le sommeil paradoxal, cette hiérarchie tombe car l’activité dans ces deux zones chute, permettant au cerveau de faire des associations de concepts qui n’ont rien à voir les uns avec les autres, d’où à la fois les idées créatives qui peuvent nous venir et le contenu des rêves qui n’a parfois aucun sens.

Sommeil et créativité : une autre expérience à Harvard

Dans une autre expérience toujours réalisée à l’école médicale d’Harvard, les chercheurs Matthew Walker et Jeffrey Ellenbogen ont fait apprendre aux participants des associations d’images, représentant différentes formes, par paires (ex : forme A > forme B, forme C > forme D), sans leur indiquer l’association globale de cette chaîne.

Ils leur ont demandé ensuite d’associer les objets distants entre eux, de voir la « big picture » (ou vue d’ensemble en français), cette association d’ensemble (A > B > C > D…), en les séparant en 4 groupes :

1. Le premier a été interrogé 20 minutes après la première phase ;
2. Le deuxième après 12h dont une nuit complète de sommeil ;
3. Le troisième après 12h passées sans sommeil ;
4. Et enfin le quatrième groupe après 24h (avec sommeil).

Résultats : ceux interrogés juste après leur nuit de sommeil ont eu les meilleurs résultats pour identifier l’association globale, alors que ceux interrogés après seulement 20 minutes ont eu la moins bonne performance.

FAQ : Sommeil et mémoire