Vous consultezLe sommeil, la mémoire et le rêve

AuteurJean-Pol Tassin[*] [*] Jean-Pol Tassin, inserm U. 114, Collège de France, 11, place...
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Les neurones modulateurs au cours du sommeil

2 Les neurones qui libèrent de la noradrénaline et de la sérotonine interrompent donc complètement leur activité au cours du sommeil paradoxal. Cette activité diminue progressivement au cours du sommeil lent au fur et à mesure des stades successifs du sommeil « synchronisé ». Les neurones dopaminergiques, quant à eux, ont longtemps semblé insensibles aux changements d’état, tout au moins en ce qui concerne ceux qui innervent les structures sous-corticales. Un certain nombre d’arguments expérimentaux suggèrent néanmoins que les neurones dopaminergiques qui envoient leurs axones dans le cortex cérébral pourraient, comme les neurones noradrénergiques et sérotoninergiques, interrompre leur activité au cours du sommeil. Cela signifie qu’en période de sommeil profond ou paradoxal, l’ensemble du cortex cérébral fonctionne sans les neurones modulateurs. Au cours du sommeil paradoxal, le cortex cérébral fonctionnerait donc sans contrôle sensoriel externe et, qui plus est, sans contrôle neuromodulateur. L’excitation corticale lors du sommeil paradoxal dépend donc étroitement des mémoires qui se sont constituées au cours des périodes de veille ou, en d’autres termes, du fonctionnement analogique du système nerveux central.

Le fonctionnement analogique du système nerveux central

3 Dans le cerveau adulte, il existerait deux modes de stockage des informations : un mode rapide, nommé « analogique », où l’information est traitée et enregistrée en quelques centaines de millisecondes sans que l’on en ait conscience, et un mode lent, dit « cognitif », où l’information est analysée consciemment avant d’être stockée.

4 À la naissance, le stade de maturation du cerveau fait qu’il ne peut fonctionner qu‘en mode analogique. Quand plusieurs neurones sont activés par un même stimulus, des connexions s’établissent et se renforcent à mesure que l’expérience se reproduit identique à elle-même ; au contraire, quand l’expérience diffère, les connexions sont modifiées. Ce système de mémorisation permet de reconnaître instantanément un stimulus visuel ou auditif, sans qu’il soit nécessaire de l’analyser.

5 Le modèle de traitement analogique de l’information a été élaboré par le mathématicien John Hopfield (1982), qui a eu l’idée d’appliquer les connaissances d’une discipline de la physique des particules, la mécanique statistique, aux réseaux neuronaux. Il a montré que des neurones réunis en réseaux se comportent comme des systèmes de molécules qui interagissent en modifiant leurs comportements respectifs. Dans ce modèle, les neurones tendent à s’organiser selon un modèle analogue aux structures cristallines.

6 Les souvenirs sont stockés selon la « règle de Hebb » (1948) : quand deux neurones sont activés simultanément lors de l’entrée d’une information, la force de leur liaison, encore nommée « poids synaptique », augmente. Inversement, quand l’activité d’un des neurones augmente alors que celle de l’autre diminue, le poids synaptique qui les relie diminue.

7 C’est l’entrée répétée de la même information qui donne naissance à une mémoire, la quantité d’informations n’étant limitée que par le nombre de neurones du système. Une fois le souvenir enregistré, une partie quelconque du souvenir suffit à faire converger le système vers un état stable : la mémoire est restituée dans sa totalité. Selon J. Hopfield, chaque mémoire correspond à un état d’énergie minimale, état qualifié de « bassin attracteur ». Ce bassin « attire » vers une mémoire commune des informations qui ont été acquises simultanément (certaines composantes d’un visage ou des événements qui ont eu lieu en même temps).

8 Ce modèle a l’intérêt de concilier deux caractéristiques essentielles du système nerveux central : il traite plusieurs informations en parallèle et il sait reconstituer une information complète à partir d’éléments épars. On comprend en effet intuitivement que le temps nécessaire pour reconnaître un visage est suffisamment court pour qu’il soit très peu probable que cette reconnaissance soit le résultat d’une recherche séquentielle parmi tous les visages connus. Il est aussi clair que ce temps de reconnaissance ne permet pas d’imaginer que tous les composants du visage aient été successivement analysés.

9 Une des conséquences prévisibles du traitement analogique de l’information est l’existence d’« erreurs ». En effet, dans la mesure où la totalité d’une mémoire peut être recrutée à partir de quelques éléments, deux stimuli distincts mais possédant en commun quelques éléments d’une mémoire pourront être considérés comme identiques. Dès la naissance, et sans doute avant, des mémoires vont se constituer selon ce principe analogique. Les perceptions, les sensations puis, plus tard, les actes moteurs vont être associés puis classés en catégories. Ces catégories peuvent ne pas correspondre à une réalité telle que notre traitement cognitif d’adulte nous permet de l’appréhender. Par exemple, il faudra du temps à l’enfant de 20 mois qui commence à parler pour comprendre que le chat avec lequel il joue ne peut pas dialoguer avec lui. Avant 2 ans, les éléments considérés par l’enfant comme caractéristiques du chat sont suffisamment analogues à ceux d’un autre camarade de jeu du même âge (forme, mouvement, regard…) pour que les deux ensembles convergent vers une même mémoire.

10 Seul un traitement cognitif, plus lent et mettant en jeu les neurones modulateurs et certaines structures cérébrales comme le cortex préfrontal, permettra de séparer en deux catégories le-chat-qui-ne-parle-pas et l’enfant-qui-parle-et-comprend. Ces deux bassins attracteurs nouvellement formés participeront par la suite au traitement analogique rapide.

Le rêve et le sommeil paradoxal

11 Plus une idée est brillante et satisfaisante, plus il est difficile de s’en détacher pour l’analyser en profondeur. C’est ce qui semble se passer avec cette intuition de Michel Jouvet qui, après avoir compris que le sommeil paradoxal était une phase normale et nécessaire du sommeil chez les animaux à sang chaud, l’a associé avec la production de rêve. Deux éléments essentiels lui ont sans doute suggéré cette hypothèse : d’une part, comme nous l’avons déjà signalé, en sommeil paradoxal les ondes engendrées par le cerveau ressemblent à s’y méprendre à celles que l’on observe chez un individu éveillé ; l’homme paraît donc penser comme s’il était éveillé bien que tous les autres paramètres physiologiques indiquent qu’il dort…, donc il rêve ; d’autre part, si l’on interrompt le sommeil paradoxal d’un individu en le réveillant, dans la très grande majorité des cas, il raconte un rêve…, donc le dormeur était en train de rêver. Plus tard, un troisième argument, nécessitant une expérimentation animale délicate, est venu conforter cette hypothèse : si la zone cérébrale responsable de la paralysie musculaire du sommeil paradoxal est détruite, l’animal se déplace et présente des comportements d’« éveil » lors de ses phases de sommeil paradoxal…, donc il vit son rêve. Tout est en place pour que l’équation « Sommeil paradoxal=Rêve » devienne une évidence indiscutable. Un grand nombre de textes sur le sujet considèrent encore ces termes comme synonymes.

12 Pourtant, et c’est là sans doute un signe du caractère brillant et fascinant de l’hypothèse de Michel Jouvet, certaines observations qui ont eu lieu peu de temps après que ce lien entre le sommeil paradoxal et le rêve a été suggéré auraient dû conduire à tempérer cette proposition ; elles n’ont cependant en rien modifié l’hypothèse initiale. Par exemple, il fut très vite démontré que le réveil d’un dormeur en phase de sommeil lent entraînait aussi un récit de rêve. Cela signifiait donc que l’on pouvait rêver au cours des sommeils lent et paradoxal, c’est-à-dire tout au long de la nuit. Et pourtant, aucun dormeur, même parmi les meilleurs rêveurs, n’a jamais rapporté avoir rêvé pendant des temps qui lui avaient paru supérieurs à quelques dizaines de minutes. Une autre observation que chacun peut faire facilement est que lorsqu’un événement extérieur comme un bruit ou une lumière entraîne un réveil, cet événement devient le fil directeur et généralement la « chute » du rêve : la lumière allumée devant vos yeux vous réveillera avec le rêve d’une pièce noire que vous cherchiez à éclairer. De même, des éclats de voix de fêtards dans la rue vous réveilleront avec l’idée que vous étiez dans une opération commando en Irak. Mais comment expliquer que l’élément qui vous réveille soit intégré dans le rêve si le rêve a lieu pendant le sommeil ?

13 Il semble qu’il n’y ait qu’une façon de résoudre cette contradiction : le rêve aurait lieu après l’événement qui a donné lieu au réveil. En fait, en état de sommeil paradoxal, l’arrêt des neurones modulateurs interdit toute forme de pensée consciente. Il y a activité électrique, mais le traitement est trop rapide pour que nous puissions y avoir accès. Sans ces neurones modulateurs, le cerveau n’est pas en mesure de maintenir l’information suffisamment longtemps pour que nous puissions en avoir conscience. Or le rêve que nous racontons ne peut exister que si nous en avons eu conscience. Tout cela signifie que lorsque nous dormons, notre cerveau est actif, certes, mais que son activité ne correspond pas à celle qui est nécessaire à la conscience, donc au rêve. Pour comprendre ce que signifie cette absence de conscience, il suffit de constater qu’un dormeur que l’on réveille dans une pièce noire sans repère ne pourra pas dire depuis combien de temps il dort : le sommeil ne permet plus d’avoir accès au temps qui passe.

14 Mais pourtant, même si l’on admet que l’on ne peut pas rêver en dormant, comment se fait-il que les rêves aient lieu la nuit, précisément pendant ces périodes de sommeil ? C’est sans doute ici que se trouve l’observation la plus étonnante : un bon dormeur se réveille jusqu’à dix fois par nuit, y compris lorsqu’il vous dit qu’il a « dormi d’un trait ». Il y a donc au cours de toutes nos nuits des périodes de « micro-éveil », qui durent quelques fractions de secondes, et pendant lesquelles le cerveau se trouve dans un état identique à celui de l’éveil durant un temps suffisamment court pour que nous ne nous en souvenions pas nécessairement. Ce serait pendant les quelques secondes de ces micro-éveils que nous pourrions rêver. Nous pourrions alors nous souvenir du rêve sans nous souvenir de nous être réveillé. En ce sens, la phrase de Freud « le rêve est le gardien du sommeil » signifierait que le rêve nous permet de nous rendormir…, mais cela n’est pas toujours le cas, en particulier lors du rêve de fin de nuit, celui qui précède le lever du matin.

15 Résumons-nous : selon notre hypothèse, le rêve aurait lieu pendant des périodes d’éveil, ou de micro-éveil, qui correspondent à une sortie transitoire de sommeil lent ou paradoxal. Il est donc absolument dépendant du sommeil puisqu’il faut qu’il y ait eu sommeil pour qu’il y ait réveil. On comprend mieux les expériences de Michel Jouvet. En réveillant un dormeur, il n’interrompait pas un rêve, il lui donnait naissance. Le rêve est absolument dépendant du sommeil car il naît vraisemblablement de la réactivation brutale, au cours du réveil, de ces cellules « rem-off » dont l’activité est indispensable pour obtenir un fonctionnement conscient. Le rêve d’un micro-éveil spontané (sans stimulation externe) serait alors l’expression consciente « décompressée » de l’activité cérébrale inconsciente qui a lieu au cours du sommeil. Le cerveau est capable de produire une dizaine d’images en moins d’une seconde, et cette dizaine d’images, lorsqu’elle est traitée par un processus conscient, suffit à raconter une histoire qui peut paraître avoir duré plusieurs minutes. Il n’empêche que le cerveau, aussi brillant qu’il soit, ne peut, à partir de quelques images ou de quelques sensations, fabriquer en une seconde une histoire en tout point cohérente. Le rêve raconte alors des histoires qui peuvent être illogiques, impossibles, irréelles mais aussi, comme l’a noté Freud, non censurées. Ces histoires ne viennent pas de nulle part, elles viennent de l’expérience du rêveur. Michel Jouvet disait que le rêve laisserait « comme les traces d’un skieur dans la neige dans lesquelles, le lendemain, les informations reçues par l’individu auraient tendance à s’engouffrer ». Pour ma part, je crois plutôt que ce seraient les expériences diurnes vécues par l’individu qui laisseraient des traces qui formeraient, le lendemain, mais aussi les mois et les années suivantes, la substance du rêve.

Mais quelle serait la fonction du rêve ?

16 Il semble bien, et ceci rassurera peut-être tous ceux qui considèrent qu’ils ne rêvent jamais, que le rêve n’ait pas de fonction à proprement parler. Ce serait le sommeil qui aurait une fonction, et le rêve permettrait, en atténuant les transitions brutales entre les différentes phases du sommeil, de se rendormir. Le sommeil paradoxal se caractérise par l’activation de cellules du pont qui envoient des bouffées d’activation vers les différentes structures de l’avant du cerveau. Ces activations, qui peuvent effectivement être considérées comme des informations aléatoires, prendraient un sens en s’engouffrant dans les « traces du skieur » qui se trouvent dans les différentes structures cérébrales. Ces activations permettraient ainsi de sauvegarder les traces les plus importantes et les plus profondes, afin qu’elles ne soient pas effacées par les nouvelles informations que le cerveau reçoit chaque jour. La paralysie musculaire qui apparaît au cours du sommeil paradoxal servirait alors à ce que les traces motrices puissent être activées sans qu’il y ait mouvement. Ainsi, une autre interprétation d’une des expériences de Michel Jouvet peut être proposée : l’animal dont la zone responsable de cette paralysie avait été détruite bougeait lors de son sommeil paradoxal ; mais rien n’indique qu’il s’agissait d’un rêve.

Et chez les très jeunes enfants ?

17 Chez le nouveau-né humain, la durée du sommeil est beaucoup plus longue que celle de l’adulte puisqu’elle est de 16 heures et se déroule par période de 3 à 4 heures sans rythme circadien. L’endormissement a lieu en sommeil agité avec de nombreux mouvements de la face et des mimiques qui pourraient faire penser que le bébé rêve. Ce sommeil agité représente 50 à 60 % du temps total de sommeil, et certains neurophysiologistes l’ont assimilé au sommeil paradoxal qui, chez l’adulte, ne représente qu’environ 10 % du temps de sommeil. En fait, nous nous retrouvons dans une situation où tout mouvement pendant le sommeil est considéré comme la preuve du déroulement du rêve…, et s’il y a rêve, il y a sommeil paradoxal. Il est probable que ce sommeil agité du nouveau-né puisse effectivement être associé à ce qui deviendra plus tard, chez l’adulte, le sommeil paradoxal, mais il est encore tout à fait discutable qu’il corresponde au rêve. Le nouveau-né ne semble pas avoir la possibilité de réaliser le traitement cognitif indispensable à la formation du rêve. Il n’empêche que ce sommeil agité est indispensable à l’activation des réseaux qui vont lui permettre de constituer ses mémoires. Les premiers rêves n’apparaîtront qu’avec un traitement cognitif suffisamment développé, vers 2 ans.

Conclusion

18 Les images du rêve seraient donc la traduction par le système nerveux central de la stimulation des différents bassins attracteurs formés pendant la veille. Le fonctionnement analogique permet d’obtenir une image « complète » à partir de la stimulation de quelques-uns des nœuds du réseau. L’existence d’éléments communs entre deux bassins attracteurs permettrait alors d’expliquer des associations qui paraissent incohérentes au réveil. Ces associations ont en fait une cohérence, car elles sont le reflet des catégorisations que chaque individu a réalisées à partir des données du monde extérieur. Si l’on considère que la stimulation des cellules-relais thalamiques ne dépend que des caractéristiques des cellules rem-on, celle des bassins attracteurs est soumise à des règles qui s’apparentent à celles de la thermodynamique. Il est en effet probable que ce soient ceux d’entre eux possédant une énergie minimum qui aient statistiquement le plus de chances d’être activés. L’importance relative de ces bassins proviendrait soit de ce qu’ils se sont fixés au cours des premières périodes de l’ontogenèse, soit de ce qu’ils se sont formés dans les jours qui ont précédé le rêve (restes diurnes). On comprend alors mieux pourquoi les psychanalystes accordent tant d’importance à l’interprétation des rêves. Ce serait non seulement l’occasion d’avoir accès à certaines des mémoires difficiles à atteindre à l’état de veille, mais aussi la possibilité d’appréhender l’arrangement de ces mémoires entre elles et les « erreurs » de type analogique constituées au cours de l’ontogenèse.

Notes

[ *] Jean-Pol Tassin, inserm U.114, Collège de France, 11, place Marcelin Berthelot, 75231 Paris Cedex 05.

PLAN DE L'ARTICLE

• Les neurones modulateurs au cours du sommeil
• Le fonctionnement analogique du système nerveux central
• Le rêve et le sommeil paradoxal
• Mais quelle serait la fonction du rêve ?
• Et chez les très jeunes enfants ?
• Conclusion

Jean-Pol Tassin « Le sommeil, la mémoire et le rêve », Spirale 2/2005 (n^o 34), p. 31-39.
URL : www.cairn.info/revue-spirale-2005-2-page-31.htm.
DOI : 10.3917/spi.034.0031.