Une nouvelle découverte de l’Université de Tel-Aviv pourrait fournir la clé d’une grande énigme scientifique : comment le cerveau éveillé transforme-t-il les informations sensorielles en une expérience consciente ? L’étude révolutionnaire s’est appuyée sur des données recueillies à partir d’électrodes implantées, à des fins médicales, profondément dans le cerveau humain. Les informations ont été utilisées pour examiner les différences entre la réponse du cortex cérébral aux sons pendant le sommeil et l’éveil, à une résolution de neurones uniques.
Les chercheurs ont été surpris de découvrir que la réponse du cerveau au son reste puissante pendant le sommeil dans tous les paramètres sauf un : le niveau d’ondes alpha-bêta associé à l’attention à l’input auditif et aux attentes associées. Cela signifie que pendant le sommeil, le cerveau analyse l’entrée auditive mais est incapable de se concentrer sur le son ou de l’identifier, et donc aucune prise de conscience ne s’ensuit.
L’étude a été dirigée par le Dr Hanna Hayat et avec la contribution majeure du Dr Amit Marmelshtein, au laboratoire du professeur Yuval Nir de l’École de médecine, de l’École de neurosciences Sagol et du Département de génie biomédical, et co-supervisée par le professeur Itzhak Fried du centre médical UCLA. Parmi les autres members figuraient : le Dr Aaron Krom et le Dr Yaniv Sela du groupe du professeur Nir, ainsi que le Dr Ido Strauss et le Dr Firas Fahoum du Tel Aviv Sourasky Healthcare Center (Ichilov). L’article a été publié dans la revue Character Neuroscience.
Prof. Nir : « Cette étude est one of a kind en ce sens qu’elle s’appuie sur des données rares provenant d’électrodes implantées profondément dans le cerveau humain, permettant une surveillance à haute résolution, jusqu’au niveau des neurones individuels, de l’activité électrique du cerveau. Pour des raisons compréhensibles, les électrodes ne peut pas être implanté dans le cerveau d’humains vivants juste pour la recherche scientifique. Mais dans cette étude, nous avons pu utiliser une procédure médicale spéciale dans laquelle des électrodes ont été implantées dans le cerveau de clients épileptiques, surveillant l’activité dans différentes functions de leur cerveau à des fins de diagnostic et de traitement. Les individuals se sont portés volontaires pour aider à examiner la réponse du cerveau à la stimulation auditive dans l’état de veille par rapport au sommeil.
Les chercheurs ont placé des haut-parleurs émettant divers sons au chevet des sufferers et ont comparé les données des électrodes implantées – activité neuronale et ondes électriques dans différentes zones du cerveau – pendant l’éveil par rapport aux différentes étapes du sommeil. Au full, l’équipe a recueilli des données sur plus de 700 neurones, approximativement 50 neurones chez chaque affected person, au cours de 8 ans.
Dr Hayat : “Une fois que les sons sont reçus dans l’oreille, les signaux sont relayés d’une station à l’autre dans le cerveau. Jusqu’à récemment, on croyait que pendant le sommeil, ces signaux se désintégraient rapidement une fois qu’ils atteignaient le cortex cérébral. Mais en regardant le données des électrodes, nous avons été surpris de découvrir que la réponse du cerveau pendant le sommeil était beaucoup additionally forte et plus riche que prévu. De as well as, cette réponse puissante s’est propagée à de nombreuses régions du cortex cérébral. La drive de la réponse cérébrale pendant le sommeil était similaire à la réponse observée pendant l’éveil, dans toutes les caractéristiques spécifiques sauf une, où une différence dramatique a été enregistrée : le niveau d’activité des ondes alpha-bêta.”
Les chercheurs expliquent que les ondes alpha-bêta (10-30 Hz) sont liées à des processus d’attention et d’attente qui sont contrôlés par la rétroaction des régions supérieures du cerveau. Au fur et à mesure que les signaux voyagent « de bas en haut » des organes sensoriels vers les régions supérieures, un mouvement « descendant » se produit également : les régions supérieures, s’appuyant sur les informations antérieures qui s’étaient accumulées dans le cerveau, agissent comme un guidebook, envoyant des signaux vers le bas pour instruire les régions sensorielles sur quelle entrée se concentrer, laquelle doit être ignorée, etcetera. Ainsi, par exemple, lorsqu’un specific son est reçu dans l’oreille, les régions supérieures peuvent dire s’il est nouveau ou familier, et s’il mérite notice ou pas. Ce style d’activité cérébrale se manifeste par la suppression des ondes alpha-bêta, et en effet, des études antérieures ont montré un niveau élevé de ces ondes dans les états de repos et d’anesthésie. Selon l’étude actuelle, la power des ondes alpha-bêta est la principale différence entre la réponse du cerveau aux entrées auditives dans les états d’éveil par rapport au sommeil.
Le professeur Nir résume : “Nos découvertes ont de vastes implications au-delà de cette expérience spécifique. Premièrement, elles fournissent une clé importante à une énigme ancienne et fascinante : quel est le magic formula de la conscience ? Qu’est-ce que le ‘facteur X’, l’activité cérébrale qui est one of a kind à la conscience, nous permettant d’être conscients de ce qui se passe autour de nous quand nous sommes éveillés, et qui disparaissent quand nous dormons ?Dans cette étude, nous avons découvert une nouvelle piste, et dans de futures recherches, nous avons l’intention d’explorer davantage les mécanismes responsables de cette différence.
“De furthermore, après avoir identifié une caractéristique cérébrale spécifique qui est différente entre les états de conscience et d’inconscience, nous avons maintenant une mesure quantitative distincte – la première du style – pour évaluer la conscience d’un individu des sons entrants. Nous espérons que dans le futur, avec des strategies améliorées de mesure des ondes cérébrales alpha-bêta et des méthodes de surveillance non invasives telles que l’EEG, il sera attainable d’évaluer avec précision l’état de conscience d’une personne dans diverses circumstances : vérifier que les patients restent inconscients tout au very long d’une intervention chirurgicale, surveiller la conscience des personnes atteintes de démence, ou déterminer si une personne prétendument comateuse, incapable de communiquer, est vraiment inconsciente de son environnement. Dans de tels cas, de faibles niveaux d’ondes alpha-bêta en réponse au son pourraient suggérer qu’une personne considérée comme inconsciente peut en effet percevoir et comprendre les paroles qui se disent autour de lui. Nous espérons que nos découvertes serviront de base pour développer l’effe de nouvelles méthodes actives pour mesurer le niveau de conscience d’individus supposés être dans divers états d’inconscience.”