La consolidation est le processus qui transforme une nouvelle trace mnésique labile en une autre plus stable et plus solide. Une des tâches utilisées en laboratoire pour l’exploration de la consolidation motrice dans ses dimensions comportementale et cérébrale est la tâche d’apprentissage de séquences motrices. Celle-ci consiste à reproduire une même série de mouvements des doigts, apprise de manière implicite ou explicite, tout en mesurant l’amélioration dans l’exécution. Les études récentes ont montré que, dans le cas de l’apprentissage explicite de cette tâche, la consolidation de la trace mnésique associée à cette nouvelle habileté dépendrait du sommeil, et plus particulièrement des fuseaux en sommeil lent. Et bien que deux types de fuseaux aient été décrits (lents et rapides), le rôle de chacun d’eux dans la consolidation d’une séquence motrice est encore mal exploré. En effet, seule une étude s’est intéressée à ce rôle, montrant alors une implication des fuseaux rapides dans ce processus mnésique suite à une nuit artificiellement altérée. D’autre part, les études utilisant l’imagerie fonctionnelle (IRMf et PET scan) menées par différentes équipes dont la notre, ont montré des changements au niveau de l’activité du système cortico-striatal suite à la consolidation motrice. Cependant, aucune corrélation n’a été faite à ce jour entre ces changements et les caractéristiques des fuseaux du sommeil survenant au cours de la nuit suivant un apprentissage moteur. Les objectifs de cette thèse étaient donc: 1) de déterminer, à travers des enregistrements polysomnographiques et des analyses corrélationnelles, les caractéristiques des deux types de fuseaux (i.e. lents et rapides) associées à la consolidation d’une séquence motrice suite à une nuit de sommeil non altérée, et 2) d’explorer, à travers des analyses corrélationnelles entre les données polysomnographiques et le signal BOLD (« Blood Oxygenated Level Dependent »), acquis à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l’association entre les fuseaux du sommeil et les activations cérébrales suite à la consolidation de la séquence motrice. Les résultats de notre première étude ont montré une implication des fuseaux rapides, et non des fuseaux lents, dans la consolidation d’une séquence motrice apprise de manière explicite après une nuit de sommeil non altérée, corroborant ainsi les résultats des études antérieures utilisant des nuits de sommeil altérées. En effet, les analyses statistiques ont mis en évidence une augmentation significative de la densité des fuseaux rapides durant la nuit suivant l’apprentissage moteur par comparaison à la nuit contrôle. De plus, cette augmentation corrélait avec les gains spontanés de performance suivant la nuit. Par ailleurs, les résultats de notre seconde étude ont mis en évidence des corrélations significatives entre l’amplitude des fuseaux de la nuit expérimentale d’une part et les gains spontanés de performance ainsi que les changements du signal BOLD au niveau du système cortico-striatal d’autre part. Nos résultats suggèrent donc un lien fonctionnel entre les fuseaux du sommeil, les gains de performance ainsi que les changements neuronaux au niveau du système cortico-striatal liés à la consolidation d’une séquence motrice explicite. Par ailleurs, ils supportent l’implication des fuseaux rapides dans ce type de consolidation ; ceux-ci aideraient à l’activation des circuits neuronaux impliqués dans ce processus mnésique et amélioreraient par la même occasion la consolidation motrice liée au sommeil. / Motor memory consolidation refers to brain plasticity processes resulting in enduring long-term changes in the neural representations of the learned experiences. One of the paradigms used in the laboratory to study motor consolidation in both its behavioral and neuronal dimensions is the motor sequence learning task. The latter consists in executing the same series of implicitly or explicitly learned movements, and then in looking at the subsequent spontaneous improvement in performance after a period of time without additional practice. On one hand, recent studies have shown that in the case of explicit motor sequence learning, consolidation highly correlated with sleep, and more particularly with N-REM sleep spindles. Even though two types of spindles have been identified (fast and slow spindles), the role of these two sleep features in the consolidation of motor sequence learning is still unclear. In fact, only one study explored this role through artificially altered nights, showing an implication of fast spindles in this process. On the other hand, several functional imaging studies (using functional magnetic resonance imaging [fMRI] and positron emission tomography [PET] scans), have shown changes in the activity of the cortico-striatal system following the consolidation of an explicitly learned motor sequence. But to this day, no study has yet investigated the relationship between these brain functional changes and the sleep spindles characteristics occurring during the night following the experimental task. The objectives of this study were thus: 1) to determine, through polysomnographic recordings and correlation analysis, the contribution of the two spindle types (i.e. slow and fast) to the consolidation of a newly learned motor sequence task following an unaltered night of sleep, and 2) to explore through correlation analysis, the association between sleep spindles and neuronal changes that occur during consolidation of this motor skill. The results of our first study showed that fast, but not slow, sleep spindles play a role in the motor memory consolidation process. Indeed, statistical analyses revealed a significant increase in the density of fast spindles during the night following the motor sequence learning when compared to the control night. Furthermore, this increase in spindles correlated with the spontaneous gains in performance following sleep. Interestingly, the results of our second study revealed correlations between the amplitude of the spindles during the experimental night on the one hand, the amount of spontaneous gains in performance overnight as well as the changes in the BOLD signal within the cortico-striatal system on the other hand. Taken together, our results suggest a functional link between sleep spindles and both overnight gains in performance and brain correlates reflecting motor memory consolidation of a newly acquired sequence of movements. They also support the notion that fast spindles seem to play a more prominent role in this consolidation process, as they appear to help activate the cerebral network involved in it and thus to improve sleep-dependent motor memory consolidation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/5495 |
| Date | 07 1900 |
| Creators | Barakat, Marc |
| Contributors | Doyon, Julien, Carrier, Julie |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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