neuroscience

Je pense que l'esprit humain, ou même l'esprit d'un chat, est plus intéressant dans sa complexité qu'une galaxie entière si elle est dépourvue de vie.

Auteur: Gardner Martin

Info: IN Kendrick Frazier, "A Mind at Play : An Interview with Martin Gardner", Skeptical Inquirer (mars/avril 1998), 37.

[ cognition centralisée ] [ entendement ] [ perceptions ] [ émergence ]

neuroscience

L'une des approches les plus influentes de la réflexion sur la mémoire ces dernières années, connue sous le nom de connexionnisme, a abandonné l'idée qu'un souvenir est une image activée d'un événement passé. Les modèles connexionnistes ou de réseaux neuronaux reposent sur le principe selon lequel le cerveau stocke des engrammes en augmentant la force des connexions entre les différents neurones qui participent à l'encodage d'une expérience. Lorsque nous encodons une expérience, les connexions entre les neurones actifs deviennent plus fortes, et ce modèle spécifique d'activité cérébrale constitue l'engramme. Plus tard, lorsque nous essaierons de nous souvenir de l'expérience, un indice de récupération induira un autre modèle d'activité dans le cerveau. Si ce schéma est suffisamment similaire à un schéma précédemment encodé, le souvenir se produira. Dans un modèle de réseau neuronal, la " mémoire " n'est pas simplement un engramme activé. Il s'agit d'un modèle unique qui émerge des contributions combinées de l'indice et de l'engramme. Un réseau neuronal combine les informations de l'environnement actuel avec des modèles qui ont été stockés dans le passé, et le mélange des deux qui en résulte est ce dont le réseau se souvient... Lorsque nous nous souvenons, nous complétons un modèle avec la meilleure correspondance disponible dans la mémoire ; nous ne braquons pas un projecteur sur une image stockée.

Auteur: Schacter Daniel Lawrence

Info: Searching for Memory: The Brain, the Mind, and the Past

[ psychologie ] [ subjectivité ] [ restitution précise illusoire ] [ déformation mémorielle ]

neuroscience

Un effort important est en cours pour comprendre le fondement moléculaire de ces périodes " critiques " ou " sensibles ", pour comprendre comment le cerveau change à mesure que certaines capacités d'apprentissage vont et viennent. Chez certains, sinon tous, des mammifères qui ont des rayures alternées dans le cortex visuel appelées colonnes de dominance oculaire, ces colonnes peuvent s'ajuster tôt au cours du développement, mais pas à l'âge adulte. Un singe juvénile qui a l'oeil couvert durant une période prolongée peut graduellement réajuster son câblage cérébral pour favoriser ce même oeil ouvert; un singe adulte ne peut pas ajuster son câblage. À la fin d'une période critique, un ensemble d'hybrides sucres-protéines collants, appelés protéoglycanes, se condense en un réseau serré autour des dendrites et des corps cellulaires de certains neurones pertinents et, ce faisant, ces protéoglycanes semblent entraver les axones qui, autrement, s'agiteraient dans le processus de réajustement des colonnes de dominance oculaire. Dans une étude menée en 2002 sur des rats, le neuroscientifique italien Tommaso Pizzorusso et ses collègues ont dissous l'excès de protéoglycanes avec une enzyme antiprotéoglycanes nommée " chABC ", ce qui a permis de rouvrir cette période critique.  Après le traitement au chABC, même les rats adultes purent recalibrer leur colonne de dominance oculaire. Le chABC ne nous aidera probablement pas à apprendre des nouvelles langues de sitôt, mais sa fonction antiprotéoglycane pourrait avoir d'importantes répercussions médicales dans un avenir relativement proche. Une autre étude réalisée en 2002, également sur des rats, a montré que le chABC peut également favoriser le rétablissement fonctionnel après une lésion de la moelle épinière.

Auteur: Marcus Gary Fred

Info: The Birth of the Mind: How a Tiny Number of Genes Creates The Complexities of Human Thought

[ cognition ] [ imprégnation ] [ fixation ]

neuroscience

La potentialisation à long terme (PLT - ou LTP, Long-Term Potentiation) est un processus qui se produit dans le cerveau et qui est associé au renforcement des connexions entre les neurones, qui sont les cellules responsables de la transmission des informations dans le cerveau. La PLT est considérée comme l'un des mécanismes fondamentaux de l'apprentissage et de la formation de la mémoire. 

Elle se produit selon ce processus.

1 Les neurones du cerveau communiquent entre eux par l'intermédiaire de connexions spécialisées appelées synapses. Ces synapses sont constituées d'un neurone présynaptique (neurone émetteur) et d'un neurone postsynaptique (neurone récepteur).

2 Lorsque ces neurones s'activent ensemble de manière répétée et cohérente, ils déclenchent un processus de plasticité synaptique, en particulier le PLT. Cela se produit généralement lors d'une stimulation à haute fréquence du neurone présynaptique.

3 Au cours de la PLT, certains changements se produisent au niveau de la synapse. L'un des principaux changements est l'augmentation de la force de la connexion synaptique. Cela signifie que le neurone postsynaptique devient plus sensible aux signaux du neurone présynaptique.

4 On pense que l'augmentation de la force de la synapse est due à différents mécanismes, notamment une augmentation de la libération de neurotransmetteurs (messagers chimiques) par le neurone présynaptique et des changements dans la réactivité des récepteurs sur le neurone postsynaptique.

5 Ces changements entraînent une transmission plus efficace des signaux entre les neurones, ce qui facilite la communication entre eux. Cette communication améliorée entre les neurones serait à la base de l'apprentissage et de la formation de nouveaux souvenirs.

Il doit être noté que le processus de PLT est complexe et qu'il implique divers événements moléculaires et cellulaires qui contribuent au renforcement des connexions entre les neurones, crucial pour apprendre et se souvenir.

Auteur: chatGPT4

Info: 27 juin 2023

[ capture synaptique ] [ mémorisation ] [ apprentissage ]

neuroscience

Nos souvenirs sont stockés en trois exemplaires, révèlent des chercheurs de l’Université de Bâle

Des chercheurs de l’Université de Bâle ont montré que trois groupes de neurones différents enregistrent en parallèle un même évènement. Une manière pour le cerveau d’intégrer de nouvelles expériences ou informations pour le futur 

Les souvenirs sont enregistrés en trois exemplaires dans le cerveau. Comme le rapportent des scientifiques de l’Université de Bâle jeudi dans la revue Science, trois copies d’un événement sont à chaque fois créées. Dans cette étude menée sur des souris, les scientifiques ont montré que trois groupes de neurones différents enregistrent un événement en parallèle. Les trois variantes présentent des dynamiques différentes, a indiqué jeudi l’alma mater bâloise dans un communiqué.

Au départ, une des copies est si faible que le cerveau ne peut pas y faire appel. Mais avec le temps, les souvenirs qui y sont stockés deviennent de plus en plus forts. A l’inverse, un autre groupe de neurones stocke l’événement dans une copie très forte au début, mais qui s’affaiblit progressivement. Avec le temps, le cerveau ne peut plus faire appel à cette copie. Pour un troisième groupe de neurones, la copie créée reste stable.

Pouvoir prendre de bonnes décisions

Ces copies de souvenirs se distinguent par leur malléabilité: alors que la copie qui s’estompe avec le temps peut être réécrite, celle qui devient plus forte n’est guère modifiable. Cela permet au cerveau d’une part d’intégrer de nouvelles expériences ou informations à un souvenir précis afin de pouvoir prendre de bonnes décisions, de l’autre de conserver une copie forte de l’évènement originel. " La façon dynamique dont les souvenirs sont stockés dans le cerveau est une fois de plus une preuve de la plasticité du cerveau et de son énorme capacité de mémoire ", commente Vilde Kveim, première auteure de l’étude, citée dans le communiqué.

Auteur: Internet

Info: Le Temps avec l’ATS, 15 août 2024

[ mémorisation ] [ triade ] [ assimilation ] [ intégration ]

neuroscience

Des chercheurs identifient l’origine des voix qu’entendent les personnes schizophrènes

Dans le cadre d’une étude récente menée en Chine, des chercheurs ont avancé dans la compréhension des hallucinations auditives chez les individus schizophrènes. Cela a été possible grâce à un examen qui a permis de mesurer et d’enregistrer l’activité électrique du cerveau : l’électroencéphalogramme.

Comprendre l’origine des hallucinations auditives

Qualifiée de pathologie psychiatrique chronique complexe, la schizophrénie fait parfois parler d’elle dans la presse scientifique. En 2017, par exemple, une expérience de réalité virtuelle en Belgique avait permis de plonger dans le quotidien d’une personne schizophrène. Se manifestant principalement par une importante perte de contact avec la réalité qui peut prendre plusieurs formes, ce trouble psychotique affecterait près de 0,72 % de la population à un moment donné de la vie.

Une équipe de la NYU Shanghai (Chine) a publié une étude sur le sujet dans la revue Plos Biology le 3 octobre 2024. Les chercheurs ont en effet expliqué avoir réussi à comprendre l’origine des hallucinations auditives de certaines personnes schizophrènes. Rappelons en effet que les individus impactés entendent des voix provenant de leurs propres pensées qu’ils ne parviennent pas à distinguer des sons extérieurs. Autrement dit, ils ont l’impression qu’une personne invisible communique avec eux.

Ici, les scientifiques chinois ont élaboré une cartographie des ondes cérébrales de ces patients en utilisant des moniteurs d’électroencéphalogramme. Cela leur a ainsi permis de détecter les activités anormales dans leur cerveau.

L’espoir de découvrir un traitement

L’étude a intégré une quarantaine de patients, dont vingt qui ont déjà eu des hallucinations auditives et vingt qui n’en ont jamais subi. Selon les scientifiques, des dysfonctionnements au niveau des signaux de décharge corollaire* sont la cause de ces hallucinations. C’est ce qui fait que les patients continuent de percevoir leurs pensées de cette façon. Par ailleurs, les scientifiques ont également identifié une activation imprécise de la copie d’efférence* qui contribue à renforcer la perception des sons provenant des pensées. Les personnes schizophrènes éprouvent donc des difficultés à distinguer la réalité de leur imagination en raison de la présence de problèmes de connexion entre leurs systèmes moteur et auditif. En bout de chaîne, ces individus sont donc incapables de différencier leurs propres pensées du monde extérieur.

Les responsables des travaux espèrent utiliser les données de l’étude pour affiner les recherches de traitements contre la schizophrénie. Ces recherches pourraient finalement permettre d’améliorer les thérapies actuelles ou de développer de nouvelles techniques pour accélérer le rétablissement des personnes schizophrènes.

Selon une publication de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) datant de 2022, environ 24 millions de personnes sont schizophrènes dans le monde, soit une sur 300. La recherche de traitement et l’amélioration des thérapies existantes relèvent donc clairement de la santé publique.

Auteur: Internet

Info: https://sciencepost.fr/, Yohan Demeure,  25 octobre 2024 *Lorsque vous prononcez des mots, votre cerveau envoie des signaux à vos muscles pour produire les sons. Mais en parallèle, il envoie également une copie de ces signaux à votre système auditif. C'est cette copie qu'on appelle décharge corollaire qui permet à votre cerveau de Prédire le son de votre propre voix : en quelque sorte, il sait à l'avance ce que vous allez entendre. Grâce à cette prédiction, votre cerveau peut filtrer le bruit de votre propre voix et se concentrer sur les autres sons. C'est donc un mécanisme qui permet à notre cerveau de se représenter activement les conséquences sensorielles de nos propres actions. La copie d’efférence est un terme synonyme de décharge corollaire. Une activation imprécise de cette copie signifie simplement que ce mécanisme ne fonctionne pas correctement.

[ maladie mentale ] [ folie ] [ dissociation ]

neuroscience

On sait enfin pourquoi le cerveau consomme autant d'énergie

La faute a des petites pompes "cachées". 

Les scientifiques le savent: le cerveau humain est une véritable machine insatiable en énergie. Au total, il en engloutit jusqu'à 10 fois plus que le reste du corps. Et même lorsque nous nous reposons, 20% de notre consommation de carburant est directement utilisé pour son fonctionnement. Un phénomène inexpliqué sur lequel nombre de scientifiques se sont cassés les dents. Jusqu'à aujourd'hui.

Publiée dans la revue Science Advances, une nouvelle étude explique l'origine du processus. Un processus qui se déroule dans ce que l'on appelle les vésicules synaptiques.

Entre deux neurones se trouve une synapse, zone qui assure la transmission des informations entre ces deux cellules nerveuses. Quand un signal est envoyé d'un neurone à un autre, un groupe de vésicules aspire les neurotransmetteurs à l'intérieur du premier neurone, au bout de sa queue. Le message est ainsi bien enveloppé, comme une lettre prête à être postée.

L'information est ensuite amenée jusqu'au bord du neurone, où elles fusionne avec la membrane, avant de relâcher les neurotransmetteurs dans la fameuse synapse. Dans cette zone, les neurotransmetteurs finissent leur course en entrant en contact avec les récepteurs du deuxième neurone. Et hop! Le message est passé.

Facile direz-vous. Certes, mais tout ceci nécessite beaucoup d'énergie cérébrale, ont découvert les scientifiques. Et ce, que le cerveau soit pleinement actif ou non.

En effectuant plusieurs expériences sur les terminaisons nerveuses, les membres de l'étude ont observé le comportement de la synapse lorsqu'elle est active ou non. Résultat: même quand les terminaisons nerveuses ne sont pas stimulées, les vésicules synaptiques, elles, ont toujours besoin de carburant. La faute à une sorte de petite pompe "cachée" qui est notamment en charge de pousser les protons hors de la vésicule. Chargée de pousser les protons hors de la vésicule et d'aspirer ainsi les neurotransmetteurs elle ne semble jamais se reposer et a donc besoin d'un flux constant d'énergie. En fait, cette pompe "cachée" est responsable de la moitié de la consommation métabolique de la synapse au repos.

Selon les chercheurs, cela s'explique par le fait que cette pompe a tendance à avoir des fuites. Ainsi, les vésicules synaptiques déversent constamment des protons via leurs pompes, même si elles sont déjà pleines de neurotransmetteurs et si le neurone est inactif.

Étant donné le grand nombre de synapses dans le cerveau humain et la présence de centaines de vésicules synaptiques à chacune de ces terminaisons nerveuses, ce coût métabolique caché, qui consiste à conserver les synapses dans un état de "disponibilité", se fait au prix d'une importante dépense d'énergie présynaptique et de carburant, ce qui contribue probablement de manière significative aux exigences métaboliques du cerveau et à sa vulnérabilité métabolique", concluent les auteurs.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer comment les différents types de neurones peuvent être affectés par des charges métaboliques aussi élevées, car ils ne réagissent pas tous de la même manière.

Certains neurones du cerveau, par exemple, peuvent être plus vulnérables à la perte d'énergie, et comprendre pourquoi pourrait nous permettre de préserver ces messagers, même lorsqu'ils sont privés d'oxygène ou de sucre.

"Ces résultats nous aident à mieux comprendre pourquoi le cerveau humain est si vulnérable à l'interruption ou à l'affaiblissement de son approvisionnement en carburant", explique le biochimiste Timothy Ryan, de la clinique Weill Cornell Medicine à New York.

"Si nous avions un moyen de diminuer en toute sécurité cette fuite d'énergie et donc de ralentir le métabolisme cérébral, cela pourrait avoir un impact clinique très important." 

Auteur: Internet

Info: Science Advances, 3 déc 2021

[ cervelle énergivore ]

neuroscience

Il n'y a pas que les neurones qui jouent un rôle dans la mémoire !Les neurones ne sont pas les seuls protagonistes de la mémoire ! Des chercheurs américains révèlent que d’autres cellules du cerveau en forme d’étoiles, les astrocytes, sont essentiels au stockage des souvenirs et à leur récupération. Un dialogue s’initie entre neurones et astrocytes, qui travaillent de concert pour encoder nos apprentissages. Cette découverte redéfinit la compréhension du processus de mémorisation.

(Image : Les astrocytes assurent des fonctions cruciales pour l’activité neuronale : ils leur fournissent notamment les nutriments nécessaires et régulent leur environnement chimique.)

Se souvenir d’une balade en montagne, ou d’un repas en famille. Chaque expérience est encodée par un circuit neuronal unique qui se réactive quand on se remémore le souvenir. Mais en réalité, les neurones ne sont pas les seules pièces du puzzle. D’autres cellules du cerveau participent à l’activation de ces patterns : les astrocytes. Des chercheurs du Baylor College of Medicine (Texas, Etats-Unis) viennent de révéler une nouvelle fonction de ces cellules dans l’apprentissage.

"Nous avons découvert que les astrocytes jouent un rôle à la fois dans l'encodage et le rappel de la mémoire", synthétise Michael Williamson, auteur de l'étude, lors d’une interview pour Sciences et Avenir. Leurs résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Nature. 

La mémorisation passe par trois étapes clés

Pour se souvenir d’une leçon par exemple, le cerveau fonctionne en trois phases. D’abord, l’encodage permet de traiter l’information en profondeur. Durant cette étape, le cerveau capte et organise l’information pour qu’elle soit compréhensible, ce qui nécessite une attention soutenue. Ensuite, lors de la consolidation, l’hippocampe, une structure cérébrale, transforme l'évènement en un souvenir durable. Diverses activités répétées, telles que les quiz, permettent de favoriser l'ancrage du souvenir : la mémoire doit être mise à l’épreuve. Enfin, la dernière phase, celle de la récupération, consiste à rappeler activement les connaissances. Plus les rappels sont réguliers, plus ils favorisent la mémoire à long terme.

Ces processus de mémorisation laissent des traces physiques et chimiques dans le cerveau. On parle d’engramme. "Il s’agit de la manifestation physique de la mémoire, simplifie le chercheur. Cette idée est développée par Richard Semon au 20ème siècle, et des preuves solides de son existence ont été révélées durant ces 15 dernières années." Jusqu’à présent, on pensait que les neurones étaient les seules cellules à produire ces marques du souvenir. Mais l’étude de Michael Williamson révèle que les astrocytes sont aussi une composante active de l’engramme. 

Qu’est-ce qu’un astrocyte ?

Mais en parlant d’astrocytes, de quoi s’agit-il exactement ? Ces cellules en forme d’étoiles peuplent le cerveau, et côtoient donc les neurones et d’autres cellules dites " gliales ", comme les astrocytes, dont le rôle est notamment de soutenir les neurones. Les astrocytes assurent ainsi des fonctions cruciales pour l’activité neuronale : ils leur fournissent les nutriments nécessaires et régulent leur environnement chimique. D’après les résultats des chercheurs du Baylor College of Medicine, les astrocytes joueraient même le rôle de médiateur dans le stockage et la récupération de souvenirs. Ils pourraient influencer les circuits neuronaux qui encodent et rappellent nos expériences.

Mais comment ? Chaque évènement active un groupe spécifique d’astrocytes, "environ 3% de tous les astrocytes de l’hippocampe, une structure cérébrale essentielle dans la mémoire", précise Michael Williamson. "Nous pensons que chaque souvenir est représenté par un ensemble distinct d'astrocytes qui régulent collectivement la consolidation et le rappel de ce souvenir particulier." Un astrocyte donné serait donc responsable du stockage de plusieurs souvenirs, chaque souvenir étant réparti sur un ensemble unique d'astrocytes (et de neurones).

Les astrocytes réactivent le souvenir de peur 

Pour étudier le rôle des astrocytes dans la mémoire, les chercheurs ont mis en place un protocole expérimental sur des souris, qu’ils ont soumises à un conditionnement à la peur. Celles-ci ont été exposées à un environnement particulier dans lequel elles ont appris à associer un stimulus à un événement effrayant. Dans ce contexte de peur, les souris réagissent en se figeant, ce qui a permis aux chercheurs d'identifier clairement quand elles se souvenaient de l'événement traumatique. 

Ensuite, les chercheurs ont utilisé des systèmes génétiques complexes pour identifier et manipuler les ensembles d’astrocytes associés à l'apprentissage de la peur. Pour cela, ils se sont basés sur le gène c-Fos. Ce gène est exprimé en réponse à des apprentissages, dans des groupes d’astrocytes propres à chaque évènement. Grâce à un outil (appelé DREADD), l’équipe de Michael Williamson a réussi à réactiver spécifiquement le groupe d’astrocytes associés à l’apprentissage de la peur. "L'ensemble des astrocytes activés pendant l'apprentissage est capable de réactiver les neurones, activant ainsi les circuits associés à la mémoire", précise Michael Williamson. 

Ainsi, les chercheurs ont pu tester l’impact de l'activation des astrocytes sur le comportement des souris dans différents contextes. Résultat : la réactivation simple des astrocytes a ravivé le souvenir de peur chez les souris, qui se sont figées instantanément, sans stimulus. Les astrocytes ne se contentent donc pas de soutenir les neurones, mais interagissent physiquement et fonctionnellement avec eux pour former et réactiver des souvenirs. Ils participent directement à la communication synaptique dans les circuits de la mémoire et sont capables d’activer ou de réactiver ces circuits de manière ciblée. 

Une avancée dans la recherche sur la maladie d’Alzheimer

A cette première conclusion, les chercheurs révèlent un second résultat fascinant. Un autre gène, nommé NFIA, est très exprimé dans les astrocytes activés lors d’un apprentissage. Ce qui donne lieu à un taux élevé de la protéine du même nom. Plus étonnant encore : inhiber l’expression du gène NFIA efface complètement le souvenir. En effet, sans la protéine associée à ce gène, les souris n’ont pas réagi au stimulus : elles ne se souvenaient pas de l'événement traumatique. 

Ces découvertes lèvent le voile sur de nouveaux mécanismes du processus complexe de la mémoire. Elles ouvrent de nouvelles perspectives pour mieux comprendre la maladie d’Alzheimer par exemple, qui entraîne une perte de mémoire, ou le syndrome de stress post-traumatique, qui conduit à un rappel inapproprié des souvenirs. "Nos résultats indiquent que les astrocytes jouent un rôle essentiel dans ces maladies complexes, conclut l’auteur. Le ciblage des astrocytes pourrait donc être une voie thérapeutique utile."

Auteur: Internet

Info: Marie Parra, 6 novembre 2024

[ bio-mémorisation ] [ triade ] [ itérations ] [ dendrites ] [ réseaux ]

neuroscience

La conscience est un continuum et les scientifiques commencent à le mesurer

Une nouvelle technique aide les anesthésiologistes à suivre les changements dans les états de conscience

Que signifie être conscient ? Les gens réfléchissent et écrivent sur cette question depuis des millénaires. Pourtant, de nombreux aspects de l’esprit conscient restent un mystère, notamment la manière de le mesurer et de l’ évaluer. Qu'est-ce qu'une unité de conscience ? Existe-t-il différents niveaux de conscience ? Qu'arrive-t-il à la conscience pendant le sommeil, le coma et l'anesthésie générale ?

En tant qu’anesthésiologistes, nous réfléchissons souvent à ces questions. Nous promettons chaque jour aux patients qu’ils seront déconnectés du monde extérieur et de leurs pensées intérieures pendant l’opération, qu’ils ne conserveront aucun souvenir de l’expérience et qu’ils ne ressentiront aucune douleur. Ainsi, l’anesthésie générale a permis d’énormes progrès médicaux, depuis les réparations vasculaires microscopiques jusqu’aux greffes d’organes solides.

En plus de leur impact considérable sur les soins cliniques, les anesthésiques sont devenus de puissants outils scientifiques pour sonder les questions relatives à la conscience. Ils nous permettent d’induire des changements profonds et réversibles dans les états de conscience et d’étudier les réponses cérébrales lors de ces transitions.

Mais l’un des défis auxquels sont confrontés les anesthésiologistes est de mesurer la transition d’un état à un autre. En effet, bon nombre des approches existantes interrompent ou perturbent ce que nous essayons d'étudier. Essentiellement, l’évaluation du système affecte le système. Dans les études sur la conscience humaine, déterminer si une personne est consciente peut éveiller la personne étudiée, ce qui perturbe cette évaluation même. Pour relever ce défi, nous avons adapté une approche simple que nous appelons la méthode respirer-squeeze. Cela nous offre un moyen d'étudier les changements de l'état de conscience sans les interrompre.

Pour comprendre cette approche, il est utile de considérer quelques enseignements issus d’études sur la conscience qui ont utilisé des anesthésiques. Depuis des décennies, les chercheurs utilisent l’électroencéphalographie (EEG) pour observer l’activité électrique dans le cerveau de personnes recevant divers anesthésiques. Ils peuvent ensuite analyser cette activité avec des lectures EEG pour caractériser les modèles spécifiques à divers anesthésiques, appelés signatures anesthésiques.

Ces recherches révèlent que la plupart des médicaments anesthésiques ralentissent les rythmes cérébraux et augmentent leur taille, effets qui altèrent la communication entre les régions du cerveau. Par exemple, une étude récente a révélé que le propofol, le médicament le plus couramment utilisé pour l’anesthésie générale, perturbe la façon dont les régions du cerveau travaillent généralement ensemble pour traiter les informations sensorielles.

La conscience, comme le révèlent cette recherche et d’autres, n’est pas simplement un système binaire – activé ou désactivé, conscient ou inconscient – ​​mais plutôt quelque chose qui peut englober un continuum de différents états qui impliquent différents types de fonctionnement du cerveau. Par exemple, la conscience peut être connectée à l'environnement par le biais de nos sens et de notre comportement (conscience connectée), comme lors de la plupart de nos heures d'éveil, ou déconnectée de notre environnement (conscience déconnectée), comme lorsque nous rêvons pendant le sommeil.

L’inconscience – comme lorsqu’une personne est dans le coma – est plus difficile à étudier que la conscience connectée ou déconnectée, mais elle est généralement comprise comme un état d’oubli, vide d’expérience subjective ou de mémoire. Lorsque nous préparons un patient à une intervention chirurgicale, nous ajustons les niveaux d’anesthésie pour le rendre inconscient. Lorsqu’une personne est sous anesthésie générale, elle vit un coma temporaire et réversible pendant lequel elle ne ressent aucune douleur et après quoi elle n’aura plus aucun souvenir de son intervention.

Comprendre les transitions entre ces états est essentiel pour garantir des niveaux adéquats d’anesthésie générale et pour éclairer les questions de recherche en anesthésiologie, sur la conscience, le sommeil et le coma. Pour mieux cartographier la transition hors de la conscience connectée, nous avons récemment adapté une nouvelle approche pour surveiller la capacité d'une personne à générer des comportements volontaires sans incitation externe.

Généralement, les chercheurs suivent le début de la sédation en émettant des commandes verbales et en enregistrant les réponses comportementales. Par exemple, un scientifique peut périodiquement demander à quelqu’un d’ouvrir les yeux ou d’appuyer sur un bouton tout en recevant une perfusion anesthésique. Une fois que la personne cesse de répondre à cette commande, le scientifique suppose qu’elle a perdu la conscience connectée.

Cette technique s’est avérée utile pour contraster l’esprit conscient connecté et déconnecté. Mais lorsqu’il s’agit de comprendre la transition entre ces états, il y a plusieurs inconvénients. D’une part, le signal auditif n’est pas standardisé : l’inflexion et le volume de la voix, ce qui est dit et la fréquence à laquelle il est répété varient d’une étude à l’autre et même au sein d’une même étude. Un problème plus fondamental est que ces commandes peuvent éveiller les gens lorsqu’ils dérivent vers un état de déconnexion. Cette limitation signifie que les chercheurs doivent souvent attendre plusieurs minutes entre l’émission de commandes verbales et l’évaluation de la réponse, ce qui ajoute de l’incertitude quant au moment exact de la transition.

Dans notre étude, nous souhaitions une approche plus sensible et précise pour mesurer le début de la sédation sans risquer de perturber la transition. Nous nous sommes donc tournés vers une méthode décrite pour la première fois en 2014 par des chercheurs sur le sommeil du Massachusetts General Hospital et de l’Université Johns Hopkins. Dans ce travail, les enquêteurs ont demandé aux participants de serrer une balle à chaque fois qu'ils inspiraient. Les chercheurs ont suivi les pressions de chaque personne à l'aide d'un dynamomètre, un outil pour mesurer la force de préhension, et d'un capteur électromyographique, qui mesure la réponse musculaire. De cette façon, ils ont pu suivre avec précision le processus d’endormissement sans le perturber.

Pour notre étude, nous avons formé 14 volontaires en bonne santé à cette même tâche et présenté l’exercice de respiration en pressant comme une sorte de méditation de pleine conscience. Nous avons demandé aux participants de se concentrer sur leur respiration et de serrer un dynamomètre portatif chaque fois qu'ils inspirent. Après quelques minutes d'entraînement pour chaque personne, nous avons placé un cathéter intraveineux dans son bras pour administrer le sédatif et installé des moniteurs de signes vitaux et un équipé d'un capuchon EEG à 64 canaux pour enregistrer les ondes cérébrales tout au long de l'expérience.

Tous les participants ont synchronisé de manière fiable leurs pressions avec leur respiration pendant une période de référence initiale sans aucune sédation. Ils ont ensuite reçu une perfusion lente de dexmédétomidine, un sédatif couramment utilisé dans les salles d'opération et les unités de soins intensifs. À mesure que les concentrations cérébrales de dexmédétomidine augmentaient, les participants manquaient parfois une pression ou la prenaient au mauvais moment. Finalement, ils ont complètement arrêté de serrer.

Après quelques tests supplémentaires, nous avons arrêté la perfusion de dexmédétomidine, permettant ainsi aux participants de se remettre de la sédation. À notre grand étonnement, après une période de 20 à 30 minutes, tout le monde s'est souvenu de la tâche et a commencé à serrer spontanément en synchronisation avec sa respiration, sans aucune incitation. Cela nous a permis d'analyser à la fois le moment du début et du décalage de la sédation et de les comparer avec des études antérieures utilisant des commandes verbales pour évaluer la conscience.

La tâche de respiration et de compression est donc clairement une approche plus sensible pour mesurer la transition hors de la conscience connectée. Les participants ont arrêté d'effectuer la tâche à des concentrations de dexmédétomidine inférieures à celles auxquelles les personnes avaient cessé de répondre aux signaux auditifs dans d'autres études, soulignant les effets excitants des signaux externes sur le système. Ces résultats peuvent également indiquer que la conscience connectée peut être décomposée en comportements générés en interne (comme se rappeler de serrer une balle pendant que vous inspirez) et en comportements provoqués de l'extérieur (comme répondre à des commandes verbales) avec des points de transition distincts - une idée qui affine notre compréhension du continuum de la conscience.

Des recherches antérieures ont caractérisé l'apparence du cerveau dans des états de conscience connectée et déconnectée. Nous savions donc généralement à quoi s'attendre des enregistrements EEG. Mais nous étions moins sûrs de la façon dont notre technique pourrait s’aligner sur la transition cérébrale entre les états de conscience. Nous avons découvert un schéma très clair de changements dans le cerveau lorsque les gens arrêtent de serrer le ballon. De plus, nous n’avons vu aucune preuve que la tâche de compression perturbe l’état de conscience des personnes. L'EEG a également révélé un calendrier beaucoup plus précis pour ce changement que les travaux antérieurs, identifiant la transition dans une période environ 10 fois plus courte que ce qui était possible avec les signaux auditifs - une fenêtre de cinq à six secondes au lieu des 30 secondes. - à un intervalle de 120 secondes qui était courant dans les travaux antérieurs.

Comme avantage supplémentaire, nous avons été ravis de découvrir que de nombreux participants à notre étude appréciaient la tâche de respiration pressée comme moyen de se concentrer sur l'apaisement de leur esprit et de leur corps. Pour cette raison, nous avons également mis en œuvre la méthode dans la pratique clinique, c’est-à-dire en dehors d’études soigneusement contrôlées, lors de l’induction d’une anesthésie générale lors d’interventions chirurgicales majeures, qui peuvent autrement être une expérience stressante pour les patients.

Nous nous appuyons désormais sur ce travail en analysant nos données EEG, ainsi que les données d'imagerie par résonance magnétique structurelle (IRM) de nos volontaires. Ces connaissances sur le passage d’une conscience connectée à une conscience déconnectée peuvent aider à éclairer les soins cliniques des patients nécessitant une anesthésie pour une intervention chirurgicale, ainsi que de ceux qui souffrent de troubles du sommeil ou de coma. Ces études nous mettent également au défi de nous attaquer aux aspects plus philosophiques de la conscience et pourraient ainsi éclairer la question fondamentale de ce que signifie être conscient.

Auteur: Internet

Info: 26 janv, 2024    Christian Guay et Emery Brown

[ réveillé ] [ assoupi ] [ entendement ] [ présence ]