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L’un des étranges facteurs définissant le rêve est la façon dont l’activité des ondes cérébrales durant cette étape du sommeil ressemble à celle d’un cerveau en éveil. C’est pourquoi il a été difficile pour les chercheurs de déterminer le moment où un sujet entre dans un stade de sommeil paradoxal en utilisant uniquement les données d’un électroencéphalogramme (EEG). D’autres marqueurs physiologiques, en plus des données EEG, ont été nécessaires pour confirmer le sommeil paradoxal, y compris, bien sûr, les mouvements oculaires rapides et un type de paralysie musculaire appelé atonie.

Une signature EGG du rêve

Une nouvelle étude a, pour la première fois, mis en évidence une nouvelle signature EEG qui peut identifier le moment où un sujet se trouve dans un stade de sommeil paradoxal. Cette recherche internationale, menée par des scientifiques de l’université de Californie à Berkeley, est née au départ d’une équipe d’anesthésistes désireux de mieux comprendre dans quel état d’inconscience se trouvaient leurs patients pendant une opération.
« Nous disons souvent à nos patients qu’ils vont dormir et j’étais curieuse de savoir dans quelle mesure ces deux états se chevauchaient », explique Janna Lendner, première auteure de cette étude. « L’anesthésie peut avoir certains effets secondaires. Si nous en apprenons un peu plus sur la façon dont ils se chevauchent – peut-être que l’anesthésie détourne certaines voies du sommeil – nous pourrions être en mesure d’améliorer l’anesthésie à long terme ».
Depuis plus d’un siècle, des scientifiques étudient l’activité électrique dans le cerveau à l’aide de l’EEG. En plus de faciliter le diagnostic de l’épilepsie, les données EEG offrent des informations utiles sur les états conscients et inconscients, aidant par exemple les médecins à comprendre l’activité cérébrale des patients dans le coma.
En général, les mesures EEG permettent de déterminer si une personne est éveillée, en sommeil profond ou anesthésiée. Cependant, lorsque nous entrons dans un stade de sommeil paradoxal et que nous rêvons, les données EEG deviennent « bruyantes » et ressemblent à l’activité d’un cerveau en état de veille. Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas été en mesure de trouver un schéma dans les données EEG de rêve pour offrir une mesure neurophysiologique objective permettant de différencier le sommeil paradoxal de l’activité d’éveil.

Un « bruit » qui permet de distinguer les états

« Il y a cette activité de fond, qui n’est pas rythmique, et nous l’avons négligée pendant longtemps », explique M. Lendner. « On l’a parfois appelée bruit, mais ce n’est pas du bruit ; elle est porteuse de nombreuses informations, notamment sur le niveau d’éveil sous-jacent. Cette mesure permet de distinguer le sommeil paradoxal de l’éveil en ne regardant que l’EEG ».
En étudiant ce « bruit » EEG, connu sous le nom d’activité 1/f, cette nouvelle étude caractérise un nouveau schéma qui peut être directement associé au sommeil paradoxal. Ce schéma EEG est distinct de toute activité observée pendant l’éveil et offre aux chercheurs le premier marqueur neurophysiologique indépendant pour signifier qu’une personne rêve.
« Ces nouvelles découvertes montrent que, enfoui dans la statique électrique du cerveau humain, il y a quelque chose de tout à fait unique – une simple signature », déclare le coauteur Matthew Walker. « Et si nous mesurons cette simple signature électrique, pour la première fois, nous pouvons déterminer avec précision quel est l’état de conscience d’une personne – rêve, éveillé, anesthésié ou en sommeil profond ».

Mieux comprendre les états du coma

L’identification de cette signature particulière aidera les chercheurs à mener de nouvelles recherches sur l’activité cérébrale pendant l’anesthésie, un état du cerveau qui reste un mystère pour les neuroscientifiques. Robert Knight, auteur principal de cette nouvelle étude, souligne également comment cette nouvelle signature EEG pourrait aider les médecins à mieux comprendre les différents degrés de conscience chez les patients dans le coma.
« Plus important encore, je pense qu’il s’agit d’une autre mesure pour évaluer les états de coma », explique M. Knight. « L’activité 1/f est très sensible. Elle pourrait être résolue, par exemple, si une personne était dans un état de conscience minimale, et qu’elle ne bouge pas, et si elle est plus alerte que vous ne le pensez ».
Cette recherche a été publiée dans eLife.
Source : UC Berkeley
Crédit photo : Pixabay