L'activité électrique du cerveau

 

                1. Qu'est ce que l'activité électrique du cerveau ?

« Voir le cerveau penser est un mythe ou un fantasme mais voir le cerveau fonctionner est possible » Edouard Zarifian, psychiatre.

 

    Il est possible de voir fonctionner le cerveau pendant le sommeil paradoxal.

Le cerveau, qu'il soit au repos ou dans un état de sommeil, génère de manière constante des ondes électromagnétiques. On peut mesurer ces ondes électromagnétiques grâce à une électrœncéphalographie cérébrale (EEG). Les cellules dans le cerveau sont appelées neurones. Les neurones émettent des signaux de nature électrophysiologique et biochimique.

Ces signaux vont être mesurés grâce aux EEG.

Cette technique a été découverte en 1924 par Hans Berger. Elle consiste à relever les différences de potentiel selon chaque partie du cerveau. Ces données permettent de distinguer différents stades dans le sommeil, tels que le sommeil lent profond et le sommeil lent léger, etc.  De manière générale, une EEG standard consiste à placer 19 électrodes sur le cuir chevelu. On peut aller jusqu’à placer 124 électrodes, permettant une définition spatiale plus précise.

Lors d’une EEG standard, les électrodes sont espacées d’environ 4 cm. Cela va permettre de mesurer les paramètres électriques du cerveau, c'est-à-dire la mesure des signaux électrophyisiologiques et biochimiques des neurones, pour créer ensuite une carte EEG.

Un signal électrique est caractérisé par une amplitude et une fréquence. Dans notre cerveau, l’amplitude mesurée par les EEG varie de 5 à 250 microvolts. La fréquence varie de 0,5 à 40 Hertz, ceci mesuré sur une durée allant de 125 millisecondes à 20 secondes.  Chez l’Homme, plus l’éveil est intense, plus l’amplitude est faible et la fréquence rapide. Les fréquences mesurées par les EEG sont classés en différents groupes, selon leur fréquence. On distingue alors six groupes de fréquences :

  • Alpha : fréquences comprises entre 8.5 et 12 Hz. Elles caractérisent un état de conscience apaisé, et sont principalement émises lorsque le sujet a les yeux fermés.
  • Beta : correspond aux fréquences supérieures à 12 Hz (et généralement inférieures à 45 Hz). Elles apparaissent en période d’activité intense, de concentration ou d’anxiété.
  • Delta : fréquences jusqu’à 4 Hz, normales chez le très jeune enfant, elles peuvent ensuite caractériser certaines lésions cérébrales.
  • Thêta : fréquences entre 4.5 et 8 Hz. On les observe principalement chez l’enfant, l’adolescent et le jeune adulte. Elles caractérisent également certains états de somnolence ou d’hypnose, ainsi que lors de la mémorisation d'information.
  • Fuseaux : trains d'ondes comprises entre 12 et 16 Hz, caractéristiques de la phase de sommeil léger.
  •  Gamma : fréquences supérieures à 24 Hz, généralement d'environ 40 Hz.

Un adulte éveillé émet habituellement des ondes alpha et beta. En phase d’endormissement (stade 1), l’activité alpha diminue et s’évanouit. Le sommeil léger (stade 2) est marqué par l’apparition de pics d’activité bêta et des formes d’ondes complexes (fuseaux).

Le sommeil profond (stades 3 et 4) est caractérisé par une activité cérébrale de faible fréquence (delta). Lors du sommeil paradoxal, associé aux rêves et aux mouvements oculaires rapides, on retrouve un pic d’activité beta.

Ces mesures vont donc permettre de distinguer les différentes phases du sommeil, tel que le sommeil paradoxal, et savoir comment fonctionne le cerveau à ce cycle-là.

 

                2. Que se passe-t-il pendant le rêve ?

    Le nom donné au sommeil paradoxal peut également s'expliquer à l'échelle électrique. Pendant cette phase, les ondes émises par le cerveau sont rapides, le visage s’anime, la respiration devient irrégulière comme si on allait s’éveiller, alors que paradoxalement, le sommeil à ce stade est très profond. Il associe des caractéristiques de sommeil profond, tel que l’atonie musculaire, c'est-à-dire la paralysie des muscles, et des caractéristiques d’éveil, tel que des EEG rapides, des mouvements oculaires, une respiration irrégulière.

Nous remarquons que les régions cérébrales activées pendant l’éveil sont proches de celles activées pendant le sommeil paradoxal. Le sommeil REM est pourtant une phase, dans laquelle le sommeil est très profond. C’est pourquoi elle porte le nom de paradoxal.

 

Comme dit précédemment, pendant le sommeil paradoxal, certaines régions cérébrales sont activées contrairement à d’autres qui restent au repos. Ces différences peuvent s’expliquer par diverses caractéristiques de nos rêves. Tout d’abord, nous allons étudier les différentes régions de notre cerveau :

Carte EEG du cerveau pendant le sommeil paradoxal 

 

Pendant le sommeil paradoxal, cinq régions du cerveau sont actives :  

Tout d’abord le système limbique : cette  partie du cerveau est le centre des émotions. C’est pourquoi, lorsque cette région est activée, les rêves sont chargés en émotion. Nous pouvons voir sur la carte EEG, la zone rouge, correspondant en partie au système limbique. La zone rouge signifie que les signaux sont de faibles amplitudes, et donc que la région est activée.

Le thalamus est une seconde partie du cerveau activé durant le sommeil paradoxal. Son rôle est de transférer les informations provenant des organes sensoriels (organes servant de « capteurs ») au cortex. Nous pouvons voir cette région au centre de la carte EEG, en rouge.

Le cortex extrastrié traite les signaux visuels complexes, par exemple les visages.

Le gyrus cingulaire antérieur régule l’attention et la motivation, et est responsable du fait que les images sont vives et changeantes.

Enfin, le pont, dernière région cérébrale active pendant le sommeil paradoxal : il provoque le sommeil paradoxal. C’est une hypothèse, mais on suppose que nous rêvons car le cortex tente d’attribuer un sens aux influx aléatoires émis par le pont.

L’électroencéphalogramme ci-dessous représente l’activité électrique du cerveau pendant un cycle de sommeil. Nous remarquons tout d’abord l’activité électrique agitée pendant l’éveil, avec une tension aléatoire et rapide. Nous remarquons également que si le sommeil est profond, alors la fréquence est lente et l’amplitude forte. En revanche, le sommeil paradoxal, stade à lequel le sommeil est encore très profond, est caractérisé par un EEG, similaire à celui de l’éveil : en effet, nous remarquons que la fréquence est rapide et l’amplitude est faible.