Telles des îles qui sortent de la surface lisse de l'océan, les rêves transpercent notre sommeil d'épisodes de conscience incohérents. Où ces bribes de pensées apparaissent dans un cerveau endormi - cette question a longtemps troublé les scientifiques et les philosophes. Pendant des décennies, les scientifiques ont lié les rêves au mouvement rapide des yeux (REM), lorsque le cerveau au repos produit paradoxalement des ondes cérébrales à haute fréquence qui sont très similaires à celles nées pendant l'éveil.
Et pourtant, nous voyons des rêves non seulement pendant REM. Plusieurs études bizarres ont trouvé des signes de rêve pendant le sommeil non paradoxal, où l'activité des ondes lentes règne dans le cerveau - le contraire d'un état anxieux, actif et conscient. Et donc, grâce à des recherches publiées dans Nature Neurosciece, nous semblons avoir commencé à tâtonner pour une réponse à un dilemme méchant.
En surveillant attentivement les ondes cérébrales des volontaires endormis, une équipe de scientifiques de l'Université du Wisconsin a identifié un «point chaud» local dans le cerveau qui est activé lorsque nous dormons, quelle que soit la phase de sommeil dans laquelle se trouve la personne.
«Vous pouvez en fait identifier la signature du cerveau endormi», explique l'auteur de l'étude, le Dr Francesca Siclari.
De plus, à l'aide d'un algorithme développé sur la base de ses observations, un groupe de scientifiques a pu prédire avec précision quand une personne dort, avec une précision de 90%, et plus encore …
… et voici le plus intéressant …
… Analyser grossièrement le contenu des rêves.
«Nous avons constaté que le cerveau endormi et le cerveau éveillé peuvent être beaucoup plus similaires qu'on ne l'imaginait», dit Siclari.
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Cette recherche ouvre non seulement la porte à la modélisation des rêves pour la thérapie du SSPT, mais elle peut aussi aider les scientifiques à trouver un indice sur le mystère de la conscience.
«L'importance de cet article est stupéfiante», déclare le Dr Mark Blagrov de l'Université de Swansea au Pays de Galles, qui n'a pas participé à l'étude.
Anatomie du sommeil
Au cours d'un cycle de sommeil nocturne complet, nous traversons différentes étapes caractérisées par des schémas cérébraux distinctifs. Les scientifiques utilisent souvent des EEG pour capturer avec précision chaque étape du sommeil, ce qui implique de placer 256 électrodes sur le crâne d'une personne, puis de suivre le nombre et la taille des ondes cérébrales à différentes fréquences.
Lorsque nous somnolons, notre cerveau présente une activité à basse fréquence qui se propage sur toute la surface. Ces ondes signalent que les neurones sont dans un «état de repos» et sont incapables de communiquer entre les zones du cerveau - par conséquent, l'activité à basse fréquence est souvent associée à une perte de conscience.
Ces fluctuations lentes du sommeil non paradoxal se traduisent finalement par une activité à haute fréquence, signalant la transition vers des mouvements oculaires rapides. Cette phase de sommeil est souvent associée à des rêves vifs - et cette connexion est si profondément enracinée dans la recherche sur le sommeil que les cas de RHD sans rêve ou de sommeil non paradoxal ont souvent été ignorés comme des bizarreries.
Il s'avère que ces cas étranges nous ont laissé entendre que notre compréhension actuelle de la neurobiologie du sommeil est incomplète.
Attrape-rêves
Pour reconsidérer ces résultats paradoxaux, Siclari et son équipe ont surveillé l'activité cérébrale de 32 volontaires en utilisant l'EEG et les ont réveillés pendant la nuit à des intervalles aléatoires. Les scientifiques ont ensuite demandé aux participants endormis s'ils rêvaient de quelque chose, et si oui, de quoi ils rêvaient exactement. Au total, cela s'est produit 200 fois par nuit.
Mais au lieu de voir un changement global de l'activité associé au sommeil, les scientifiques ont été surpris de trouver une zone du cerveau à l'arrière de la tête qui modifiait dynamiquement son activité en fonction des rêves émergents.
Les rêves étaient associés à une diminution des ondes à basse fréquence dans la «zone chaude» et à une augmentation des ondes à haute fréquence, reflétant des taux élevés d'activations neuronales et d'activité cérébrale. C'était une sorte d'éveil, indépendant du stade de sommeil ou de l'activité cérébrale générale.
«Toutes les indications sont qu'une activation cérébrale très limitée et bien définie est nécessaire pour générer une expérience consciente», dit Siclari. «Jusqu'à présent, nous pensions que de grandes zones du cerveau devaient être activées pour générer des expériences conscientes.
Il est logique que la zone chaude se connecte à l'action pendant le sommeil. Des travaux antérieurs ont montré que la stimulation de ces zones du cerveau avec une électrode peut créer un sentiment d'être «dans un monde parallèle». Cette zone chaude contient également des zones qui intègrent des informations sensorielles pour construire un modèle virtuel du monde qui nous entoure. Ce type de simulation jette les bases de bon nombre de nos mondes imaginaires, et cette zone chaude est bien adaptée pour cela », disent les auteurs.
Si une zone chaude active est en fait une «signature de sommeil», son activité devrait pouvoir dire si une personne est endormie à un moment donné. Les auteurs ont créé un algorithme basé sur leurs résultats et testé sa précision sur un groupe distinct de personnes.
«Nous les avons réveillés chaque fois que l'algorithme nous disait qu'ils dormaient, 84 fois au total», écrivent les chercheurs.
Au total, cet algorithme a montré une précision de 90% dans l'analyse de la présence de sommeil - même dans les cas où les participants ne se souvenaient pas du contenu de leurs rêves, mais étaient sûrs de dormir.
Lire les rêves
Étant donné que la zone chaude contient des zones qui traitent des informations visuelles, les scientifiques se sont demandé s'il était possible d'accéder au contenu des rêves des sujets à l'aide de lectures EEG.
Les rêves peuvent être extrêmement tangibles, avec des événements qui se déroulent, ou complètement abstraits, comme la fantaisie libre, disent les scientifiques. Les visages, les lieux, les mouvements et la parole sont tous des composants familiers des rêves qui sont traités par des régions facilement identifiables de la zone chaude, les chercheurs ont donc décidé de se concentrer sur ces aspects.
De façon remarquable, les volontaires qui ont raconté ce qu'ils ont dit dans leurs rêves ont montré une activité dans les zones du cerveau responsables de la parole; et ceux qui rêvaient de personnes ont montré une activité dans les centres de reconnaissance faciale.
"Cela suggère que les rêves utilisent toutes les mêmes zones cérébrales que les expériences conscientes pendant l'éveil pour certains contenus", dit Siclari, notant que des recherches antérieures ne pouvaient le montrer que dans la "zone crépusculaire", la transition entre le sommeil et l'état de veille.
Enfin, les scientifiques s'intéressent à ce qui se passe lorsque nous dormons, mais ne se souviennent pas des détails spécifiques. Il s'est avéré que cet état étrange avait une signature EEG distincte: la mémorisation des détails du sommeil était associée à une explosion d'activité à haute fréquence dans les régions antérieures du cerveau.
Des questions intéressantes se posent, par exemple, sont les lobes frontaux du cerveau responsables du rêve lucide, un état particulier où les gens comprennent qu'ils dorment et peuvent changer le contenu du sommeil.
Éveiller la vie
Les scientifiques ne peuvent pas encore expliquer ce qui active la zone chaude pendant le sommeil, mais les réponses peuvent nous dire si le sommeil a un but biologique, par exemple, transformer les souvenirs en grands concepts du monde.
Cartographier l'activité du cerveau endormi peut également conduire à des moyens de manipuler directement nos rêves en utilisant des procédures non invasives telles que la stimulation transcrânienne. L'induction du sommeil peut aider les personnes souffrant d'insomnie et la perturbation du sommeil peut aider les patients souffrant de SSPT à mieux dormir.
Le Dr Giulo Tononi, auteur principal de l'étude, estime que les implications de cette étude vont bien au-delà du sommeil.
«Nous avons pu comparer le comportement du cerveau endormi à celui de l'état de veille. Cette recherche peut être un modèle précieux pour l'étude de la conscience », dit-il.
ILYA KHEL
