Une étude dévoile l’engagement de différents réseaux corticaux alors que les humains sont inconscients

Les états d’inconscience, tels que ceux qui surviennent pendant le sommeil ou sous l’effet d’une anesthésie, ont fait l’objet d’innombrables études en neurosciences. Bien que ces travaux aient identifié certaines régions du cerveau qui sont actives et inactives lorsque les humains sont inconscients, la contribution précise de chacune de ces régions à la conscience reste largement floue.

Des chercheurs du Massachusetts General Hospital ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre l’activité de différentes régions du cortex, la couche externe du cerveau des mammifères, lors de différents états d’inconscience, à savoir le sommeil et l’anesthésie générale. Leur article, publié dans Neuroneidentifie des réseaux corticaux distincts qui sont engagés lors de différents états d’inconscience.

“Nous avons toujours voulu mieux comprendre comment l’activité neuronale dans le cerveau donne naissance à la conscience”, a déclaré à Medical Xpress le Dr Rina Zelmann, chercheuse principale de l’étude. “C’est une question énorme et difficile à répondre. Dans ce projet, nous avons commencé avec des questions apparemment simples, telles que : que se passe-t-il dans le cerveau humain lorsque nous sommes inconscients ? Et que se passe-t-il lorsque nous ne pouvons pas être réveillés ?”

Le Dr Zelmann, le Dr Cash et leurs collègues enregistrent et étudient l’activité à l’intérieur du cerveau depuis plusieurs années, à l’aide de techniques de stimulation cérébrale. Leur étude récente sur les états d’inconscience se concentre sur le sommeil versus l’anesthésie générale induite par le médicament propofol.

“Nous avons réalisé que nous étions dans une position unique pour étudier ces questions difficiles de manière limitée en comparant la réponse du cerveau humain à la stimulation dans différents états de conscience et d’inconscience”, a déclaré le Dr Zelmann. “Pour ce projet, nous avons réuni un groupe extraordinaire de neurologues, d’ingénieurs, d’électrophysiologistes, de neurochirurgiens et d’anesthésiologistes.”

Les chercheurs ont mené leur étude sur des patients diagnostiqués épileptiques et à qui des électrodes avaient été implantées dans le cerveau dans le cadre de leur traitement médical. En enregistrant l’activité cérébrale à l’intérieur du cerveau, ces électrodes aident les médecins à surveiller et à traiter les crises d’épilepsie. Le Dr Zelmann, le Dr Cash et leurs collègues ont ainsi demandé à ces patients s’ils souhaitaient participer à leur étude.

“Nous avons utilisé de courtes impulsions de stimulation électrique (durée de 0,2 ms) délivrées une à une à différentes régions du cerveau tout en enregistrant l’activité cérébrale de toutes les autres régions (c’est-à-dire là où se trouvaient les électrodes cliniques)”, a expliqué le Dr Zelmann.

“Comme ces patients restent à l’hôpital pendant 1 à 2 semaines pendant que leur activité cérébrale est enregistrée 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans le but de comprendre leurs crises, nous pourrions réaliser ce protocole pendant qu’ils étaient éveillés, endormis et sous anesthésie générale juste avant l’intervention. ” Les électrodes ont été retirées dans la salle d’opération. Nous avons ensuite comparé les réponses avec différentes techniques mathématiques pour comprendre la différence dans la réponse à la stimulation en termes de complexité des réponses, de comment le réseau cérébral était impliqué et de cohérence des réponses. ”

Afin de caractériser efficacement l’implication des différents réseaux corticaux pendant le sommeil par rapport à l’anesthésie générale, les chercheurs ont comparé ce qui se passait dans le cerveau des participants pendant les états inconscients à ce qui se passait lorsqu’ils étaient éveillés dans le même environnement.

Fait intéressant, le Dr Zelmann et ses collègues ont découvert que, par rapport au moment où ils étaient éveillés, pendant le sommeil, le cerveau était uniformément affecté chez tous les patients, présentant des connexions cérébrales plus simples et réduites, ainsi qu’une plus grande variabilité dans l’activité enregistrée.

“Toutes les mesures étaient plus prononcées pendant l’anesthésie induite par le propofol, mais l’implication cérébrale n’était pas uniforme ; les changements dans les régions préfrontales étaient particulièrement importants”, a déclaré le Dr Zelmann.

“Cela indique que lors de différentes formes d’inconscience, des parties distinctes du cerveau sont impliquées de différentes manières. Nos résultats impliquent à leur tour que le passage de l’inconscient à la conscience peut utiliser différents mécanismes en fonction de la nature de l’état inconscient.”

Dans l’ensemble, cette étude récente dévoile certaines des différences dans l’activité des réseaux corticaux lorsque les humains sont inconscients (c’est-à-dire pendant le sommeil) et lorsqu’ils sont dans un état inconscient dont ils ne peuvent pas être réveillés (c’est-à-dire lorsqu’ils sont sous l’effet du propofol). anesthésie générale induite).

À l’avenir, ces résultats pourraient ouvrir la voie à de nouvelles études explorant davantage la contribution des régions cérébrales identifiées aux états inconscients et à notre compréhension générale de la conscience. Entre-temps, la Dre Zelmann et ses collègues prévoient poursuivre leurs recherches dans ce domaine.

“Le fait que le cerveau humain réagisse différemment à une seule impulsion de stimulation selon différents états de conscience a également des implications pour la neuromodulation thérapeutique, qui est utilisée pour aider à contrôler les crises et, de plus en plus, les problèmes psychiatriques”, a ajouté le Dr Zelmann.

“La stimulation est généralement ajustée pendant les périodes d’éveil, mais nous devrions peut-être réfléchir davantage à la manière dont elle modifie le cerveau pendant le sommeil, car elles ne sont pas les mêmes. Nous prévoyons maintenant de poursuivre cette ligne de recherche passionnante, en augmentant notre compréhension de la réponse du cerveau humain à la stimulation dans différents états.

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