Mémoire et sommeil

La complexité des sociétés modernes exige un apprentissage tout au long de la vie, jusque dans le grand âge. Le vieillissement peut s’accompagner d’une diminution des capacités cognitives, notamment de la rétention à long terme des souvenirs épisodiques. Ces changements vont de pair avec des modifications cérébrales et des difficultés à maintenir le sommeil, particulièrement le sommeil lent profond.

Les recherches sur le sommeil et la mémoire ont conduit à étudier les liens entre ces phénomènes et la possibilité de moduler les processus cérébraux du sommeil lent par différentes formes de stimulation. Cette piste cherche à mieux comprendre la consolidation de la mémoire et ses modifications avec l’âge.

Perineuro présente plus en détail la relation entre mémoire et rythmes du sommeil (en espagnol).

Stimulation auditive en boucle fermée (CLAS)

Les signaux électriques du cerveau peuvent-ils nous aider à choisir le bon moment pour délivrer un stimulus pendant le sommeil ? C’est le principe de la stimulation auditive en boucle fermée, ou CLAS, de l’anglais closed-loop auditory stimulation.

Cette technologie associe l’enregistrement de l’activité cérébrale à des sons synchronisés. Elle permet d’explorer les interactions avec les rythmes du sommeil et de mieux comprendre leur relation avec la mémoire.

Que signifie « boucle fermée » ?

Dans la CLAS, l’EEG guide l’émission de sons brefs. Le système enregistre, analyse et stimule, puis continue d’enregistrer pour déterminer quand intervenir à nouveau.

Schéma de la CLAS : EEG, analyse et sons sur la pente ascendante de l’oscillation lente

La synchronisation est essentielle. Les protocoles consacrés aux oscillations lentes du sommeil non paradoxal cherchent à délivrer le stimulus à une phase précise de l’oscillation. Une étude de Ngo et collaborateurs publiée en 2013 a montré que cette stratégie pouvait renforcer les oscillations lentes et améliorer la rétention d’associations de mots dans les conditions de l’expérience.

Un domaine de recherche actif

Les études ultérieures ont précisé les possibilités de la CLAS. Une étude à domicile, publiée en ligne en 2025 et dans un numéro de 2026, a observé une augmentation de l’amplitude des oscillations lentes, sans amélioration détectée de la mémoire ou de la vigilance chez ses 34 participants. Les auteurs ont souligné la taille de l’échantillon comme une limite.

Ces résultats aident à préciser les questions suivantes : quelles réponses physiologiques obtenir, quand se traduisent-elles en changements de performance, et comment évaluer les systèmes hors du laboratoire ? Ces questions relient la recherche en neurosciences au développement de nouveaux outils d’ingénierie.

MemBoost

MemBoost est notre projet d’application de la CLAS à l’étude du sommeil et de la mémoire. Il associe l’enregistrement EEG, l’analyse en temps réel et l’émission de sons synchronisés avec l’activité cérébrale dans un système portable et économique.

La conception prévoit quatre fonctions principales :

  1. Enregistrement de l’activité cérébrale par EEG pendant le sommeil à domicile.
  2. Analyse du signal EEG en temps réel.
  3. Stockage dans le cloud et accès à des outils d’analyse des données.
  4. Stimulation auditive non invasive et synchronisée pendant le sommeil.

Une application de recherche consiste à étudier la relation entre stimulation pendant le sommeil et mémoire, notamment dans le contexte du vieillissement. L’évaluation doit relier les réponses cérébrales aux stimuli aux résultats de tests de mémoire.

Schéma du projet MemBoost

Développement technologique

Chez Scignals, nous envisageons MemBoost comme notre mise en œuvre de la CLAS : un outil réunissant acquisition, traitement et stimulation pour étudier son fonctionnement hors du laboratoire.

Le projet d’acquisition et de traitement des signaux biomédicaux nocturnes fournit la base technique de cette proposition. Nous y avons travaillé sur l’enregistrement sans fil avec Signalino, la détection des phases du sommeil, la génération de stimuli synchronisés et la miniaturisation du système.

L’intégration de ces éléments permet d’envisager des protocoles dans lesquels l’EEG détermine lui-même le moment des sons. L’évaluation expérimentale devra vérifier la précision de la synchronisation et ses effets sur l’activité cérébrale et la mémoire.

C’est l’objectif de MemBoost : développer une technologie capable de s’adapter à l’activité du cerveau et de contribuer à l’étude du sommeil et de la mémoire.

Reconnaissance à actúaupm : troisième prix en 2015

La proposition MemBoost a reçu le troisième prix d’actúaupm en 2015, le concours de création d’entreprises de l’Université polytechnique de Madrid. Cette distinction reconnaissait le concept du projet et son potentiel comme initiative technologique.

Participation à un brevet de l’UPM

Scignals a contribué, par l’intermédiaire de son équipe, à l’invention décrite dans le brevet « Método y sistema electrónico para la asistencia cognitiva integral », dont l’Université polytechnique de Madrid est titulaire. L’invention associe assistance par réalité augmentée et modulation du sommeil par des stimuli synchronisés avec l’activité cérébrale.

Cette contribution fait partie de l’expérience de recherche de l’équipe en assistance cognitive, sommeil et mémoire, domaines également abordés par MemBoost. La demande a été publiée en 2017 sous le numéro ES2638280A1, puis le brevet délivré en 2018 sous le numéro ES2638280B2.

Soutien européen au plan d’affaires

MemBoost a reçu un financement d’Horizon 2020, le programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne, pour étudier sa faisabilité et développer son plan d’affaires. L’aide a été accordée à Investigación y Lectura de Señales Biomédicas (ILSB) dans le cadre de la phase 1 de l’Instrument PME, avec un accompagnement spécialisé.

La proposition associait un dispositif portable d’enregistrement EEG en temps réel à un logiciel identifiant les états de veille et de sommeil et délivrant des stimuli auditifs synchronisés avec l’activité cérébrale. Cette approche rejoint directement la CLAS décrite dans cet article.

Cette première phase, coordonnée par ILSB, s’est déroulée de mars à août 2019, avec une contribution européenne de 50 000 euros, pour un budget total de 71 429 euros. Elle a permis de travailler sur la transformation de la proposition technologique en projet d’entreprise.

Le financement et les objectifs figurent dans la fiche MemBoost de CORDIS, projet 854766.

Soutien de l’IVACE au développement technologique

Après l’aide européenne au plan d’affaires, le développement technologique a reçu le soutien de l’Institut valencien de compétitivité des entreprises (IVACE), dans le cadre du programme CREATEC-CV, avec un cofinancement du FEDER.

Ce soutien concernait le projet d’acquisition et de traitement avancé des signaux biomédicaux nocturnes pour l’amélioration des capacités cognitives, dossier IMCBTA/2019/30. Les travaux portaient sur l’EEG sans fil avec Signalino, la détection des phases du sommeil, les stimuli sonores synchronisés et la miniaturisation d’un système portable.

Les objectifs techniques ont été atteints, apportant une base d’acquisition et de traitement des signaux au développement de MemBoost.

Soutien de l’IVACE et de l’Union européenne au titre du FEDER

MemBoost dans les médias