Vous pensez que vous lisez, mais peut-être que vous dormez réellement. Même dans l'état dit d'éveil, certaines parties du cerveau peuvent passer en mode veille et perturber notre comportement, a découvert le neuroscientifique Yuval Nir.
Notre sommeil consiste en une séquence de quatre à six cycles, chacun contenant un certain nombre de phases de sommeil telles que le sommeil léger, les phases de sommeil profond et le sommeil paradoxal (mouvements oculaires rapides ), également connu sous le nom de sommeil de rêve. La recherche sur le sommeil s'est longtemps concentrée sur ces étapes, et les traitements médicaux ont également été basés sur l'idée d'une sorte d'activité cérébrale uniforme pendant le sommeil.
De nouvelles recherches révèlent une image plus compliquée. Les neuroscientifiques étudient actuellement différentes ondes d'activité électrique dans des régions spécifiques du cerveau, telles que les ondes lentes (moins de 1 Hz) qui se produisent pendant le sommeil non paradoxal. Ils influencent notre santé bien plus que l'activité cérébrale vive pendant le sommeil paradoxal.
Nous ne savons pas vraiment pourquoi nous dormons, mais il existe trois théories
Yuval Nir de l'Université de Tel Aviv en Israël et son équipe ont pu capturer les ondes lentes du sommeil non paradoxal chez les patients épileptiques qui avaient des électrodes implantées pour des raisons médicales. Cela leur a permis d'étudier l'activité de neurones individuels, au niveau local, pendant le sommeil. Cela donne de nouvelles perspectives. Nir a récemment atteint la nature médecine avec des recherches montrant que même lorsqu'elles sont éveillées, certaines parties locales du cerveau peuvent présenter des ondes lentes - passant ainsi en mode veille. L'insomnie ralentit la réponse des cellules nerveuses individuelles, ce qui perturbe notre comportement.
J'ai rencontré Nir à la conférence Falling Walls à Berlin. Chaque année, le 9 novembre, jour anniversaire de la chute du Mur, vingt scientifiques de renom viennent raconter les avancées à venir dans leur domaine. Ils disposent exactement de quinze minutes et pas une seconde pour leurs entretiens, ce qui signifie que certains sujets restent sous-exposés.
"En fait, nous ne le savons pas encore", dit Nir. "C'est une réponse courte mais honnête. Bien sûr, plusieurs théories circulent. Le sommeil servirait à rétablir l'activité cérébrale, par exemple à synthétiser de grosses molécules puis à s'en débarrasser. Une sorte d'entretien dans lequel les déchets sont éliminés.'
"Une autre théorie est celle de l'inactivité adaptative, un terme coûteux pour indiquer que dormir est la meilleure chose que nous puissions faire lorsque nous n'avons rien d'autre à faire. Cela semble idiot, mais il y a des preuves pour cela. Les lions, par exemple, dorment vingt heures par jour, bien plus que leurs proies. Supposons que vous soyez un lion et que vous vous soyez déjà suffisamment reproduit et mangé, pourquoi gaspiller de l'énergie en marchant plus loin ? '
Une troisième théorie dit que le cerveau doit littéralement se déconnecter du monde pour soutenir l'apprentissage et la mémoire. Pendant que vous collectez et apprenez des informations, les connexions synaptiques entre les cellules nerveuses ne peuvent pas se réorganiser. Tout comme toutes les autres applications doivent être fermées lors de la défragmentation du disque dur de votre ordinateur.'
"Nous ne comprenons pas encore très bien cela. Évidemment, le nombre d'heures de sommeil n'est qu'une partie de l'histoire, et pas nécessairement la plus importante. La profondeur de votre sommeil et ce qui se passe exactement dans le cerveau sont beaucoup plus décisifs. Par exemple, si vous restez éveillé pendant trois jours, vous ne dormirez pas pendant 24 heures, soit l'équivalent de trois nuits consécutives. Votre cerveau compensera cela en entrant dans un sommeil plus intense et plus profond. Nous ne savons pas si ou pourquoi des animaux tels que les éléphants ont développé un sommeil plus profond d'un point de vue évolutif.'
"Laissez-moi préciser un peu. Il n'est pas vrai qu'une partie du cerveau passe en sommeil paradoxal et une autre partie en sommeil lent. Certaines ondes se produisent, à l'échelle du dixième de seconde, à différents moments et endroits du cerveau. Il se pourrait donc que tout le cerveau soit dans un état de sommeil à ondes lentes, mais que dans certaines régions du cerveau, les ondes se produisent à des moments différents."
« Il nous apprend plus précisément comment fonctionne le sommeil. Certaines théories disent que le sommeil aide la mémoire en permettant à différentes régions de communiquer entre elles et de "dire" ce qu'elles ont appris pendant la journée. Maintenant, nous avons constaté que pendant qu'une région transmet des informations, certaines autres régions ne sont pas disponibles pour les recevoir. Cela signifie que le sommeil opère principalement à un niveau très local et que les ondes lentes jouent un rôle important.'
"Certains médicaments modifient les propriétés biomédicales d'une phase de sommeil particulière. Si vous allez imiter un certain cadre, il y a une chance qu'un individu se retrouve dans une phase spécifique. Je ne pense pas qu'il ait encore été testé chez l'homme, mais dans des expériences sur des animaux, des animaux ont été immédiatement mis en sommeil paradoxal avec des injections. Les facteurs environnementaux, tels que la température, ont également une influence. Si je fais dormir quelqu'un dans une pièce chaude ou froide, je peux le pousser à un certain stade. Mais ce n'est pas très précis. Enfin, de nombreux médicaments que les gens prennent pour d'autres raisons altèrent complètement le sommeil. Les médicaments contre l'anxiété et la dépression, les ISRS comme le Prozac, réduisent le sommeil paradoxal jusqu'à 90 %."
Lorsque vous êtes fatigué, une partie de votre cerveau est déjà endormie
"Il ne semble pas qu'il y aura de conséquences dramatiques. Certains chercheurs concluent que le sommeil paradoxal n'est peut-être pas critique pour votre santé, car plus de 20 % de la population occidentale prend des médicaments qui minimisent cette phase. En général, ils font du bon travail. Il est possible que le cerveau change, mais vous ne pouvez le voir qu'en laboratoire et il est encore trop tôt pour des effets à plus long terme. C'est aussi la raison pour laquelle mes recherches portent sur les ondes lentes. Cette phase me semble beaucoup plus cruciale pour la santé.'
"Certaines personnes rêvent également de façon vivante pendant le sommeil non paradoxal. Il nous a fallu du temps pour comprendre cela. Les rêves sont-ils nécessaires à notre santé physique ? La question de savoir pourquoi nous rêvons est identique à la question de savoir à quoi sert notre conscience. Pourquoi notre comportement n'est-il pas automatiquement contrôlé ? Acquérir de l'expérience offre-t-il des avantages supplémentaires ? Nous voulons répondre à ces questions à l'avenir."
« Nous avons découvert que les mouvements oculaires dans le sommeil paradoxal correspondent à la commutation des images mentales. L'aspect visuel est moins important, il s'articule autour de concepts qui changent, comme '(Concept :) Je suis assis avec ma mère dans le salon. mouvement des yeux. (Prochain brouillon :) J'ai peur d'avoir trop mangé.» C'est ainsi que les associations se succèdent. Tout comme un projecteur de diapositives glisse littéralement d'une diapositive à l'autre, les images mentales ou les concepts changent avec les mouvements des yeux."
"C'est une affaire complexe. Les aveugles bougent aussi les yeux, mais ils ne verront jamais d'images visuelles. Et les rêves ont également lieu en sommeil non paradoxal, sans mouvements oculaires. Les yeux peuvent bouger pendant le rêve comme chez les patients en coma végétatif, en signe d'éveil périphérique (excitation, ndlr), sans rien dire du contenu. Tout comme les érections dans le sommeil paradoxal – ce qui arrive à tous les hommes – ne font pas référence au contenu du rêve. »
"Je pense que le contenu de nos rêves n'est pas complètement aléatoire. Elle est rendue possible par qui nous sommes, par nos souvenirs ou les associations que nous faisons. Si vous regardez attentivement vos rêves, vous pouvez apprendre des choses intéressantes sur vous-même d'une manière neutre et non freudienne. Si vous écrivez une histoire alors que vous êtes éveillé, elle racontera quelque chose sur vous, sur vos souvenirs et vos expériences. C'est pareil avec les rêves. Ce que vous pouvez rêver est ce que vous pouvez imaginer. Cela dit quelque chose sur qui vous êtes. Nous devrions en fait faire des tests expérimentaux, mais ce ne sera pas avant demain.'
"Cela fait une énorme différence. Supposons que je veuille enquêter sur la façon dont les gens communiquent et que je sois autorisé à placer un microphone à l'extérieur de l'Allianz Arena (stade du Bayern Munich, ndlr) où se déroule un match de Ligue des champions. Je n'attraperai aucune conversation, mais beaucoup de bruit et une rafale de bruit à chaque but. De cette façon, je sais seulement si c'était un match ennuyeux ou excitant. Mais si je peux mettre dix mille microphones dans le stade, je capterai la façon dont les gens parlent. Cela me donnera beaucoup plus de perspicacité dans la langue.”
"C'est pareil avec le cerveau. Cent milliards de neurones communiquent entre eux à l'aide d'un code binaire. Pour comprendre ce code, nous avons besoin d'un signal bien meilleur et plus précis que celui que nous obtenons avec l'eeg, et moins de bruit. »
« Chaque patient est implanté avec huit à dix électrodes. Vous pouvez les comparer à un crayon très fin doté de huit micro-fils ultra-fins à son extrémité. Nous avons donc un total d'environ quatre-vingts canaux pour regarder les neurones. Environ la moitié d'entre eux reprendront une certaine activité, l'autre moitié n'est pas assez proche d'une cellule nerveuse, par exemple. Nous essayons ensuite d'analyser les signaux avec des algorithmes.'
Ce dont vous pouvez rêver est ce que vous imaginez
'Oui. La semaine dernière paru dans Nature un article sur le neuroPixel (auquel le centre de recherche de Louvain Imec a également contribué, éd.). Il peut enregistrer plus d'un millier de neurones simultanément chez les animaux. Mais ces électrodes contiennent du verre, et cela peut se briser dans le cerveau. Nous ne pouvons pas utiliser les derniers jouets utilisés chez les animaux en laboratoire sur les humains.'
"Je veux étudier l'océan, mais je ne peux remplir qu'une tasse d'eau à la fois. Si nous faisons cela une centaine de fois et que je découvre à chaque fois que 17 % du volume est constitué de plastiques, nous apprenons quelque chose sur la pollution de l'eau. Mais il reste vrai qu'une tasse en elle-même ne contient pas beaucoup d'eau.'
« Au début, nous pensions que ces ondes locales étaient le résultat de l'épilepsie. Mais on a vu la même chose avec l'EEG chez des sujets sains. Nous avons répété notre étude avec des rats et des souris. Les résultats confirment nos constatations. Nous sommes donc convaincus que ce que nous avons trouvé dans le cerveau des patients épileptiques se produit également dans votre cerveau et le mien. Pour être clair, nous n'implantons pas d'électrodes chez les gens pour satisfaire notre curiosité. Nous étudions des patients épileptiques qui ont déjà de telles électrodes. C'est une occasion unique de faire cette recherche."
« Maintenant que nous comprenons mieux ce qui se passe dans le cerveau, nous regardons les EEG d'une manière différente. Normalement, dix ou vingt capteurs sont installés dans un laboratoire du sommeil. Maintenant que nous savons que des problèmes complexes se manifestent au niveau local, nous menons des recherches avec 250 capteurs et nous voyons des différences claires entre les différentes régions du cerveau. On revient aux bases de la CEE, mais en mieux cette fois. Parce que nous savons ce qu'il faut rechercher."
'Non. Nous le savons depuis cinquante ans et nous pouvons parfaitement le mesurer avec l'eeg. Maintenant, nous voyons quelque chose de différent. Il est quatre heures du matin, vous êtes fatigué et pourtant vous conduisez la voiture. Vous pensez que tout est sous contrôle, car vos yeux sont encore ouverts. Pas si. Localement, votre cerveau cède déjà à ces ondes lentes, avant même que vous ne vous somnoliez ou que vous ne vous endormiez. Être éveillé ou non n'est pas un événement en noir et blanc avec une activité cérébrale clairement définie. C'est un continuum entre bien éveillé et mort de fatigue. Comparez-le à la fusion du yin et du yang. Peut-être, grâce à ces nouvelles connaissances, pourrons-nous mesurer la somnolence des automobilistes et, si nécessaire, imposer une interdiction de conduire. Cela peut sauver de nombreuses vies."
