Infants younger than one year retain episodic memories across a nap

Pendant des décennies, les scientifiques se sont interrogés sur un mystère silencieux du développement humain : pourquoi ne nous souvenons-nous de presque rien de nos premières années ? Ce phénomène, connu sous le nom d'amnésie infantile, laisse les deux ou trois premières années de la vie comme une page blanche dans notre histoire personnelle. L'explication prédominante de ce vide a longtemps été que le centre de la mémoire du cerveau, l'hippocampe, est simplement trop immature chez les bébés pour stocker des événements uniques et détaillés. Selon ce point de vue, les nourrissons pourraient apprendre des habitudes ou des faits généraux par la répétition, mais ils ne peuvent pas former le genre de souvenirs de moments spécifiques que les adultes se rappellent, comme l'apparence exacte d'un jouet ou les mots précis utilisés pour le décrire. Si cela était vrai, l'incapacité à se souvenir proviendrait d'un échec de l'encodage de la mémoire en premier lieu, plutôt que d'un échec de sa conservation.

Cependant, une nouvelle étude remet en question cette hypothèse de longue date en examinant directement l'activité cérébrale de bébés de moins d'un an. Les chercheurs voulaient savoir si ces nourrissons pouvaient réellement former des souvenirs détaillés et spécifiques d'événements uniques, et si ces souvenirs pouvaient survivre à une sieste. En suivant les signaux électriques dans le cerveau pendant que les bébés regardaient des objets inconnus et entendaient des mots inventés, l'équipe a découvert que les nourrissons de seulement neuf mois peuvent lier rapidement ces morceaux d'informations séparés en un seul souvenir spécifique. De plus, ils ont découvert que le processus de solidification de ces souvenirs pendant le sommeil est déjà actif dès la première année de vie, piloté par un mécanisme de synchronisation précise dans le cerveau qui était auparavant considéré comme se développant beaucoup plus tard.

L'étude impliquait soixante nourrissons, dont l'âge variait d'environ neuf à seize mois. Les chercheurs ont conçu une expérience qui exigeait que les bébés prêtent attention à une séquence d'événements qui leur étaient entièrement nouveaux. Dans la première phase, les nourrissons étaient assis sur les genoux de leurs parents et regardaient un écran tout en écoutant des sons. On leur montrait des images d'objets étranges et inconnus appartenant à des catégories spécifiques, et chaque objet était associé à un mot unique et inventé. Par exemple, un bébé pouvait voir une forme particulière et colorée et entendre un mot absurde prononcé à un moment précis. Les bébés voyaient ces associations deux fois dans un court intervalle, permettant aux chercheurs de voir si le cerveau enregistrait la connexion entre l'objet spécifique et le mot spécifique.

Après cette phase d'apprentissage, les bébés ont eu droit à une pause pour faire la sieste. Cette sieste n'était pas seulement une période de repos ; elle était une partie critique de l'expérience. Les chercheurs ont enregistré les ondes cérébrales des bébés pendant le sommeil pour voir ce qui se passait à l'intérieur de leurs têtes. Environ une heure et demie après la session d'apprentissage, les bébés revenaient pour un test. On leur montrait les mêmes objets, mais cette fois les objets étaient associés à des mots différents. Certains objets étaient associés au mot qu'ils avaient entendu initialement, tandis que d'autres étaient associés à un mot appartenant à un autre objet. Les chercheurs ont également introduit de nouveaux objets de apparence similaire pour voir si les bébés avaient appris une règle générale sur les catégories ou s'ils se souvenaient des événements exacts et spécifiques qu'ils avaient vus auparavant.

Les résultats ont été révélés à travers les motifs électriques dans le cerveau des bébés. Lorsque les nourrissons voyaient les objets originaux associés aux mots corrects, leurs cerveaux réagissaient différemment de lorsqu'ils voyaient les mêmes objets associés aux mauvais mots. Cette différence d'activité cérébrale a prouvé que les bébés n'avaient pas seulement reconnu les objets ; ils avaient formé un souvenir spécifique de l'événement, liant la forme visuelle au son du mot. Crucialement, ce souvenir était hautement spécifique. Lorsque les bébés voyaient un nouvel objet ressemblant beaucoup au précédent, leurs cerveaux ne montraient pas la même réponse mémorielle, même si le mot était le même. Cela indiquait que les nourrissons n'avaient pas seulement appris une règle de catégorie générale, telle que « tous ces formes vont avec ce mot ». Au contraire, ils avaient stocké un souvenir précis de l'objet exact qu'ils avaient vu auparavant.

La découverte la plus surprenante concernait le rôle du sommeil. Les chercheurs ont analysé les ondes cérébrales enregistrées pendant les siestes et ont trouvé un motif d'activité spécifique qui prédisait la qualité du souvenir des bébés plus tard. Ils ont observé que pendant le sommeil, le cerveau produisait deux types d'ondes rythmiques : des ondes lentes et ondulantes, et des ondes plus rapides, de type rafale, appelées fuseaux (spindles). Chez les adultes et les enfants plus âgés, la consolidation de la mémoire est connue pour se produire lorsque ces rafales d'activité rapide sont parfaitement synchronisées pour se produire pendant la phase ascendante des ondes lentes. L'étude a trouvé que cette synchronisation précise se produisait déjà chez les nourrissons de neuf mois.

Les données ont montré un lien clair entre cette synchronisation et la force de la mémoire. Les nourrissons dont les cerveaux présentaient un meilleur alignement entre les rafales rapides et les ondes lentes pendant leur sieste étaient ceux qui montraient la plus forte amélioration de la mémoire après le réveil. En fait, pour certains bébés, la mémoire n'était pas très forte immédiatement après la session d'apprentissage, mais elle devenait nettement plus forte après la sieste, à condition que leurs ondes cérébrales soient bien synchronisées. Inversement, les bébés qui montraient une mémoire forte immédiatement après l'apprentissage n'avaient pas besoin autant de l'aide du mécanisme du sommeil pour la conserver. Cela suggère que le sommeil agit comme un outil puissant pour renforcer les souvenirs qui étaient initialement fragiles, et que ce mécanisme est fonctionnel bien avant le premier anniversaire.

Ces découvertes forcent une reconsidération de la raison pour laquelle l'amnésie infantile existe. Si des bébés de seulement neuf mois peuvent rapidement encoder des événements spécifiques et détaillés et si leurs cerveaux possèdent la machinerie pour renforcer ces souvenirs pendant le sommeil, alors le problème n'est pas qu'ils ne peuvent pas former des souvenirs en premier lieu. L'incapacité à se rappeler ces événements précoces plus tard dans la vie doit être causée par autre chose, peut-être un processus qui se produit longtemps après la formation du souvenir, lequel provoque l'effacement des détails ou les rend inaccessibles. L'étude démontre que les blocs de construction fondamentaux de la mémoire humaine — spécifiquement la capacité de séparer des expériences similaires et de les lier ensemble rapidement — sont présents et fonctionnels bien plus tôt que ce qui était précédemment cru. La page blanche de la petite enfance peut ne pas être due à un manque d'encre, mais plutôt à un type différent de gomme qui opère plus tard dans la vie.