Peut-on travailler et apprendre en dormant ?

Des neurobiologistes ont montré que le cerveau endormi peut analyser le sens d’un mot et se préparer à une réponse motrice appropriée. Ils testent aujourd’hui la possibilité d’exploiter le sommeil pour divers apprentissages.

On savait que le cerveau ne se déconnecte pas complètement de son environnement pendant le sommeil. Il reste même capable d’un certain traitement sémantique : on se réveille ainsi plus facilement en entendant son nom, les cris de son bébé ou une alarme à incendie que des sons quelconques de même intensité. Mais les réponses cérébrales mises en évidence jusqu’à présent étaient stéréotypées, consistant par exemple en la reconnaissance automatique d’un stimulus. Sid Kouider, du Laboratoire de sciences cognitives et psycholinguistiques (CNRS/ENS/EHESS), et ses collègues sont allés plus loin : ils ont montré que le cerveau endormi peut traiter l’information d’une façon flexible et préparer une réponse motrice appropriée.

Les chercheurs ont entraîné des sujets à réaliser une tâche de catégorisation des mots. Une liste de mots leur était présentée et ils devaient choisir, dans une première expérience, si le mot désignait un animal ou un objet, et, dans une seconde, s’il s’agissait d’un vrai mot ou d’un pseudo-mot (un mot qui n’existe pas, tels « bimeur » ou « fasu »). Ils indiquaient leur choix en pressant un bouton à l’aide d’une main particulière, par exemple la droite pour un animal et la gauche pour un objet. Parallèlement, les chercheurs mesuraient l’activité cérébrale des sujets par électroencéphalographie (à l’aide d’électrodes posées sur le crâne).

Dans l’expérience, le participant devait par exemple appuyer sur le bouton gauche avec le bras gauche si le mot entendu désignait un animal. Dans ce cas, un pic spécifique était visible sur son électroencéphalogramme au niveau du cortex moteur, dans l’hémisphère droit (qui commande la partie gauche du corps). Ce pic constituait un marqueur cérébral de la prise de décision et de la préparation à l’action. Les chercheurs l’ont aussi détecté quand ils ont présenté des mots nouveaux aux participants pendant leur sommeil.                                                                                                                    © Sid Kouider, Laboratoire des sciences cognitives et psycholinguistique (CNRS/EHESS/ENS)

POUR EN SAVOIR PLUS

S. Kouider et al., Inducing task-relevant responses to speech in the sleeping brain, Current biology, en ligne le 11 septembre 2014.

S. Kouider et ses collègues ont ainsi pu identifier un marqueur cérébral de la prise de décision et de la préparation à l’action nommé potentiel de préparation latéralisé (LRP, pour Lateral Readiness Potential) : quand le sujet choisissait s’il devait utiliser sa main droite ou sa main gauche, un pic caractéristique se produisait dans le tracé électroencéphalographique au niveau du cortex moteur.

Pour tester si les sujets pouvaient effectuer la catégorisation pendant qu’ils dormaient, les chercheurs les ont placés dans une configuration propice au sommeil (siège incliné, pièce obscure, etc.) en continuant à leur faire écouter des mots. Après avoir vérifié qu’ils étaient bien endormis par des tests comportementaux (absence de réponse) et électrophysiologiques (activité cérébrale caractéristique du sommeil), ils ont traqué le marqueur précédemment identifié. Les mots diffusés n’avaient pas été présentés pendant l’éveil, de sorte que le cerveau devait analyser leur sens et non se contenter de copier une réponse enregistrée.

Les chercheurs ont bien détecté le marqueur cérébral de la décision et de la préparation à l’action. Cela indique que, même plongé dans un sommeil profond, le cerveau continuait à catégoriser les mots et à s’apprêter à déclencher la réponse motrice appropriée – ici appuyer sur le bouton avec la main droite ou gauche. Au réveil, les participants ne se souvenaient pas avoir entendu les mots, ce qui confirme leur état inconscient au moment du test.

La clef réside dans l’automatisation du processus permise par l’entraînement. C’est un peu comme l’apprentissage de la conduite : au début, on doit contrôler chaque geste, mais avec l’expérience, on finit par exécuter un certain nombre d’actions sans y prêter attention. Pour la tâche simple effectuée dans cette expérience, les participants parvenaient à ce stade automatique en quelques dizaines d’essais. Poussée à l’extrême, l’automatisation permet d’exécuter certaines tâches cognitives en se passant du cortex préfrontal (une aire cérébrale nécessaire à l’attention et au contrôle volontaire), qui est largement inactif pendant le sommeil.

Selon S. Kouider, toute tâche automatisable est susceptible d’être effectuée en dormant : on pourrait par exemple présenter des calculs à un homme assoupi et lui faire vérifier leur exactitude, après l’avoir entraîné à cette tâche lorsqu’il était éveillé. Qu’en est-il du vieux fantasme d’apprendre une langue pendant son sommeil ? Ce pourrait bien être réalisable, selon S. Kouider. Il suffirait de trouver une tâche automatisable associée, telle que présenter successivement à un sujet éveillé un mot en français et sa traduction, tout en lui demandant de dire « oui » si les deux mots sont dans la même langue et « non » dans le cas contraire ; en continuant de lui présenter des mots et leur traduction pendant son sommeil, on pourrait établir des liens cérébraux entre les deux. De façon générale, l’équipe de S. Kouider travaille sur des façons d’exploiter le sommeil pour divers apprentissages.

« Le gain sera probablement faible, avertit cependant le neurobiologiste. En outre, les recherches sur les façons de mettre à profit le temps de sommeil doivent considérer le coût associé, et si le jeu en vaut la chandelle ». Ainsi, l’apprentissage restera quoi qu’il en soit bien plus efficace pendant l’éveil. De plus, si le sommeil existe chez toutes les espèces animales, c’est qu’il a une utilité, qui risque d’être perturbée par les tentatives de l’exploiter. Il permet par exemple de consolider les souvenirs de la journée. Ou plus simplement, dit avec les mots d’Arthur Schopenhauer dans ses Aphorismes sur la sagesse dans la vie : « Le sommeil est pour l'ensemble de l'homme ce que le remontage est à la pendule » !