Une découverte intéressante vient bouleverser notre compréhension du sommeil et de la mémoire. Des chercheurs ont mis en lumière un mécanisme cérébral ingénieux qui préserve nos souvenirs anciens tout en intégrant de nouvelles informations. Cette avancée pourrait-elle résoudre l'énigme du catastrophic forgetting qui hante tant les neurosciences que l'intelligence artificielle ?


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    Le cerveau humain, cette merveilleuse machine à souvenirs, ne cesse de nous étonner. Une récente étude menée sur des souris a levé le voile sur un processus neuronal jusqu'alors méconnu, offrant de nouvelles perspectives sur la façon dont notre cerveau jongle entre anciennes et nouvelles mémoires pendant notre sommeil. Cette découverte, publiée dans la prestigieuse revue Nature en ce début d'année 2025, pourrait métamorphoser notre approche de la mémoire et du sommeil.

    Le sommeil, gardien de nos souvenirs

    Le sommeil joue un rôle vital dans la consolidation de nos mémoires. Pendant que nous dormons, notre cerveau « rejoue » les expériences vécues, renforçant de ce fait les connections neuronales associées à ces souvenirs. Toutefois, un mystère persistait : comment le cerveau évite-t-il d'écraser les anciens souvenirs lorsqu'il en encode de nouveaux ?

    L'équipe de recherche, dirigée par Wenbo Tang et Azahara Oliva de l'Université Cornell, a découvert que le cerveau des souris traite les souvenirs, récents et anciens, lors de phases distinctes du sommeil. Cette ségrégationségrégation temporelle pourrait être la clé pour éviter le catastrophic forgetting, un phénomène où l'apprentissage de nouvelles informations entraîne la perte de connaissances précédemment acquises.

    Voici pourquoi vos anciens souvenirs ne disparaissent pas avec les nouveaux. Découvrez le mécanisme fascinant du cerveau. © Moor Studio, iStock
    Voici pourquoi vos anciens souvenirs ne disparaissent pas avec les nouveaux. Découvrez le mécanisme fascinant du cerveau. © Moor Studio, iStock

    Une danse neuronale synchronisée

    Les chercheurs ont observé un phénomène captivant : les pupilles des souris endormies changent de taille de manière cyclique, chaque cycle durant environ une minute. Cette découverte a ouvert la voie à une série d'expériences révélatrices :

    • Pendant la phase de petites pupilles, le cerveau traite principalement les nouvelles mémoires.
    • La phase de grandes pupilles est dédiée au traitement des souvenirs plus anciens.

    Cette alternance rythmique permet au cerveau de gérer efficacement le flux constant d'informations, préservant l'intégritéintégrité des souvenirs anciens tout en intégrant harmonieusement les nouvelles expériences.

    Implications pour l'intelligence artificielle

    Cette découverte ne se limite pas au domaine des neurosciences. Elle pourrait également avoir des répercussions significatives dans le domaine de l'intelligence artificielle. Par voie de conséquence, les réseaux neuronaux artificiels font face à un défi similaire : le catastrophic forgetting.

    Voici un tableau comparatif des défis mnésiques entre cerveau biologique et IA :

    Aspect

    Cerveau biologique

    Intelligence artificielleIntelligence artificielle

    Stockage de nouvelles informations

    Phase de petites pupilles

    Mise à jour des poids synaptiques

    Préservation des anciennes données

    Phase de grandes pupilles

    Défi actuel de l'IA

    Mécanisme de protection

    Ségrégation temporelle

    En cours de développement

    Les insightsinsights tirés de cette étude pourraient inspirer de nouveaux algorithmes permettant aux modèles d'IA d'apprendre continuellement sans perdre leurs connaissances antérieures, ouvrant par suite la voie à des systèmes d'intelligence artificielle plus robustes et adaptatifs.

    Perspectives futures et questions ouvertes

    Bien que cette étude ait été menée sur des souris, les chercheurs sont optimistes quant à sa transposition chez l'humain. György Buzsáki, neuroscientifique renommé de l'Université de New York, affirme : « Je mettrais tout mon argentargent sur le fait que cette ségrégation se produira également chez les humains ».

    Néanmoins, de nombreuses questions restent en suspens :

    1. Comment ce mécanisme évolue-t-il avec l'âge ?
    2. Peut-il être influencé par des facteurs externes comme le stress ou certains médicaments ?
    3. Existe-t-il des moyens d'optimiser ce processus pour améliorer notre mémoire ?

    Cette découverte ouvre la voie à de passionnantes recherches futures, promettant d'approfondir notre compréhension du lien intime entre sommeil et mémoire. Elle pourrait même, à terme, déboucher sur de nouvelles thérapies pour les troubles de la mémoire et du sommeil.