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SOMMEIL, ÉVEIL: Ils manipulent au laser les niveaux de conscience

Actualité publiée il y a 3 années 9 mois 3 jours
eLife

Modifier l'activité cérébrale pour réveiller le sujet ou le replonger dans un état inconscient, c’est possible en modifiant, par des impulsions laser, les connexions neuronales dans le thalamus central, une zone du cerveau impliquée dans la régulation de l'excitation. C’est ce que démontre sur le rat, cette étude du National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NIH). Les chercheurs décryptent ainsi chez l’animal, comment le thalamus régule l'activité du cerveau pendant les différents états de conscience. Leurs conclusions, présentées dans la revue eLife, vont sans doute inspirer les thérapies de stimulation cérébrale profondes déjà utilisées pour traiter certains troubles neurologiques.

Les scientifiques des NIH montrent ici qu'il est possible de l'activité cérébrale en agissant sur le thalamus. Cette zone du cerveau située à l'intérieur du cerveau profond agit comme une station de relais d'émission des signaux neuraux du corps vers le cortex. « Le thalamus fonctionne comme un bouton de radio qui règle le cerveau sur différents d'activité et d'excitation », explique le Pr Jin Hyung Lee, professeur de neurologie, de neurochirurgie et de bio-ingénierie à Stanford. Ainsi, des dommages aux neurones situés dans la partie centrale du thalamus vont conduire à des problèmes de sommeil, d'attention et de mémoire. De précédentes études ont d'ailleurs suggéré que la stimulation des neurones thalamiques peut réveiller des patients qui ont subi une lésion cérébrale traumatique.


Dans cette expérience, les scientifiques criblent d'impulsions laser les neurones thalamiques, de rats endormis.

· Ils montrent qu'une stimulation à haute fréquence de 40 ou 100 impulsions par seconde permet de réveiller l'animal.

· En revanche, une stimulation de plus faible fréquence, de 10 impulsions par seconde, met l'animal dans un état d'absence et de somnolence, au point qu'il se rendort.

Des circuits cérébraux qui régulent l'éveil et le sommeil : l'étude apporte une meilleure compréhension des réseaux du cerveau qui contrôlent l'éveil et le sommeil. Car l'observation par IRMF de l'activité cérébrale montre que la stimulation de haute et faible fréquences permet de plonger l'animal dans des états d'activité extrêmement différents. Les zones corticales du cerveau où l'activité s'élève pendant la stimulation à haute fréquence, se calment avec une stimulation à faible fréquence. Des enregistrements électriques confirment également ces résultats. En particulier, les neurones du cortex somato-sensoriel s'activent lors de la stimulation à haute fréquence et se calment avec la stimulation de faible fréquence.

Agir sur l'activité des neurones d'une seule zone conduit à une cascade d'effets sur le cerveau : les scientifiques suggèrent que ces différents effets pourraient s'expliquer par la « mise à feu » de neurones inhibiteurs d'une zone cérébrale voisine, la « zona incerta », lors de la stimulation à faible fréquence. Ces cellules nerveuses pourraient envoyer des signaux d'inhibition dans le cortex sensoriel, en particulier durant le sommeil. Ainsi, lorsque les scientifiques bloquent la mise à feu de ces neurones de la zona incerta, l'activité des cellules du cortex sensoriel augmente.

La stimulation cérébrale profonde du thalamus a déjà été documentée comme prometteuse dans le traitement des lésions cérébrales traumatiques. Ces nouvelles données contribuent à expliquer pourquoi les patients qui ont en revanche des niveaux de conscience faibles, ne tirent pas grand bénéfice de la thérapie. Des résultats qui vont donc contribuer à développer de meilleurs traitements pour les lésions cérébrales et d'autres troubles neurologiques.

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