Vous voulez maîtriser de nouvelles compétences ? Les pauses d’entraînement accélèrent l’apprentissage

Sarawut Aiemsinsuk/Shutterstock

Source : Sarawut Aiemsinsuk/Shutterstock

Pendant des décennies, les chercheurs ont étudié comment le cerveau humain consolide les mémoires motrices procédurales pendant le sommeil. Les athlètes, les pianistes, les joueurs et toute autre personne qui s’appuie sur la mémoire musculaire procédurale pour maîtriser une compétence, telle que la dactylographie à la vitesse de l’éclair sur votre ordinateur portable sans regarder le clavier et sans faire de fautes de frappe, bénéficient tous de la pratique pendant la journée et du sommeil bien la nuit.

Lorsque les tâches de mémoire procédurale sont incroyablement répétitives, une récente hypothèse du sommeil (Hoel, 2021) postule que le cerveau humain évoque des rêves bizarres pour extraire des leçons remarquables de séances d’entraînement répétitives qui sont “suréquipées” et manquent d’unicité. (Voir « Des rêves étranges peuvent aider notre cerveau à faire face à un broyage quotidien. »)

Maintenant, une nouvelle étude (Buch et al., 2021) dirigée par Leonardo Cohen du National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) examine comment le cerveau humain rejoue les mémoires motrices procédurales nouvellement acquises pendant les pauses éveillées entre les séances d’entraînement. Ces résultats ont été publiés le 8 juin dans la revue en libre accès Rapports de cellule.

“Il s’agit de la première démonstration de relecture neuronale éveillée d’une compétence nouvellement apprise suscitée par la pratique chez l’homme”, a déclaré Cohen dans un communiqué de presse. “Cette étude est également la première à montrer que la relecture éveillée prédit une consolidation rapide des compétences, qui est responsable de l’apprentissage précoce.”

“Il est possible que la relecture de l’éveil, grâce à la récapitulation hors ligne de la pratique antérieure, favorise la consolidation éveillée des compétences – un problème qui n’a pas été étudié chez l’homme ou les modèles animaux”, a ajouté le premier auteur Ethan Buch de NINDS.

À quelle vitesse pouvez-vous devenir un pro en tapant avec précision « 41324 » ?

Pour cette étude, Buch, Cohen et leurs collègues du NINDS ont demandé aux participants de l’étude de taper à plusieurs reprises “41324” sur un clavier aussi rapidement et précisément que possible au cours de 36 séances d’entraînement. Chaque séance d’entraînement durait 10 secondes et était suivie d’une pause de 10 secondes. Pendant ces pauses de pratique, les chercheurs ont utilisé l’imagerie cérébrale par magnétoencéphalographie (MEG) pour surveiller la relecture neuronale de la séquence de 41324 touches.

Fait intéressant, le MEG a montré que cette séquence de touches était rejouée dans le cerveau environ 20 fois plus rapidement (50 millisecondes) que la seconde complète (1 000 millisecondes) qu’il a fallu aux participants à l’étude pour taper 41324 sur un clavier. Au cours des 10 secondes entre les tours d’entraînement, ces événements de répétition neuronale à tir rapide se sont produits environ trois fois plus fréquemment que lorsqu’un participant a terminé l’ensemble de la formation de ce jour-là.

S’il faut 1 000 millisecondes pour taper “41324”, la relecture de réveil de cette séquence de touches ne dure qu’environ 50 millisecondes

Sur les 36 séances d’entraînement, la fréquence de relecture neuronale était la plus élevée au cours des 11 premiers essais et la plus lente au cours des 11 derniers essais, ce qui suggère que les participants à l’étude apprenaient plus rapidement au début de leurs séances d’entraînement. “De plus, une plus grande consolidation des compétences était associée à des événements de répétition plus fréquents pendant les intervalles de repos entre les périodes d’entraînement”, notent les auteurs.

    Ces résultats aident à expliquer pourquoi les pauses fréquentes au sein d’un bloc d’entraînement, appelées “effet d’espacement”, facilitent le flux et améliorent les performances lorsqu’une personne apprend une nouvelle compétence. L’efficacité de l’effet d’espacement a été observée dans un large éventail de tâches qualifiées qui nécessitent l’automatisation de la mémoire motrice procédurale au point qu’elle nécessite peu d’effort conscient.

    Cependant, jusqu’à présent, on ne savait pas comment le cerveau humain consolide les séquences comportementales qui nécessitent des compétences précises pendant les périodes de repos éveillé entre les séances d’entraînement. Sur la base de leurs dernières découvertes, les auteurs pensent maintenant que la consolidation éveillée se produit 20 fois plus rapidement que le comportement réellement pratiqué.

    Quatre faits saillants de l’étude (Buch et al., 2021)

    1. Les rafales de replay de réveil se produisent pendant de courtes périodes de repos entrecoupées d’entraînement.
    2. La relecture est temporellement compressée d’environ 20 fois par rapport à la compétence pratiquée.
    3. L’activité de relecture est répartie dans l’hippocampe et le néocortex.
    4. Les taux de relecture sont en corrélation avec la consolidation rapide des compétences d’éveil chez les individus.

    Les données de neuroimagerie MEG de cette étude montrent que la relecture instantanée de l’apprentissage procédural a engagé un large réseau de neurones hippocampe-néocortical qui a recruté l’hippocampe, les zones cérébrales sensorimotrices et les régions entorhinales.

    “La forte implication de l’activité hippocampique et médio-temporelle dans la relecture d’une mémoire motrice procédurale était surprenante, étant donné que ce type de mémoire est souvent considéré comme ne nécessitant pas de contributions hippocampiques”, a noté Buch. « Pris ensemble, nos données indiquent que les répétitions fréquentes et rapides du réveil renforcent les associations hippocampiques et néocorticales apprises lors de la pratique antérieure, un processus pertinent pour améliorer les performances ultérieures et la consolidation éveillée des compétences. »

    “En fin de compte, comprendre les caractéristiques de la relecture éveillée importantes pour l’apprentissage des compétences pourrait conduire à l’optimisation des programmes de thérapie ou à l’identification de meilleures stratégies de stimulation cérébrale visant à améliorer les résultats de la réadaptation après des lésions cérébrales comme un accident vasculaire cérébral”, a conclu Cohen.

    Dans des études à venir, les chercheurs du NINDS examineront si l’utilisation d’une stimulation cérébrale non invasive influence la relecture hippocampo-néocorticale de l’éveil lors de la consolidation des souvenirs moteurs procéduraux et de l’apprentissage non moteur.