Dans un récent Frontières des neurosciences du vieillissement étude, les chercheurs décrivent leurs observations à partir d’enregistrements d’électroencéphalographie continue (EEG) obtenus à partir du cerveau d’un homme mourant de 87 ans qui subissait une crise cardiaque après un hématome sous-dural traumatique.
Sommaire
Traitement conscient dans le cerveau humain
Dans le cerveau humain sain, les activités de conscience, de mémoire et de perception qui se produisent lorsque les individus sont éveillés, rêvant et méditant peuvent toutes être surveillées en visualisant les ondes cérébrales sur un EEG. Par exemple, lorsqu’un individu est conscient, son EEG reflète généralement une augmentation de l’activité thalamocorticale accompagnée d’une augmentation et d’une synchronisation des ondes cérébrales gamma supérieures à 35 Hz, qui sont les ondes cérébrales les plus rapides produites dans le cerveau.
Comparativement, les ondes alpha sur un EEG, qui sont le type d’ondes le plus courant à observer dans un cerveau humain sain, sont souvent dominantes lorsqu’un individu traite des informations, en particulier celles qui sont acquises à partir du cortex visuel. Lorsque les ondes cérébrales alpha sont dominantes, elles ont probablement une fonction inhibitrice sur d’autres parties du cerveau qui ne sont pas actuellement utilisées.
Alors que les ondes cérébrales delta sont dominantes lorsqu’un individu essaie d’accomplir des tâches, les ondes thêta sont plutôt dominantes lors de la remémoration, en particulier lorsque l’individu se souvient de souvenirs verbaux et spatiaux.
Ensemble, chacune des ondes cérébrales est responsable de différentes activités neuronales qui permettent la communication, la perception et la récupération de la mémoire. Des recherches antérieures ont montré que la même interaction entre ces ondes cérébrales qui se produisent lors de la remémoration de souvenirs dans un cerveau conscient se produit également lors de flashbacks de mémoire lors d’une expérience de mort imminente (EMI).
Des études antérieures sur la réponse neuronale à la mort
La croyance conventionnelle selon laquelle l’activité neuronale diminue pendant les EMI a été remise en question au cours des dernières années. Par exemple, des études sur des rongeurs ont fourni des preuves que le couplage de phase entre les ondes cérébrales gamma et les ondes cérébrales alpha et thêta se produit dans les 30 premières secondes suivant un arrêt cardiaque et s’accompagne d’une augmentation des ondes cérébrales gamma. Des augmentations similaires de l’activité des ondes cérébrales gamma ont également été observées lors d’événements d’asphyxie et d’hypercapnie.
Outre les études sur les animaux, il y a eu peu de rapports publiés sur les processus neuropsychologiques dans le cerveau humain mourant. À cette fin, l’étude actuelle est la première étude à fournir des enregistrements EEG continus d’un cerveau humain mourant.
À propos du patient
L’étude actuelle a porté sur un patient de sexe masculin de 87 ans qui s’est présenté aux urgences après une chute. Initialement, le patient avait une échelle de coma de Glasgow (GCS) de 15 ; cependant, ce score a rapidement chuté à 10. Il a simultanément présenté une anisocorie, une taille de pupille inégale et une réaction bilatérale à la lumière.
Après avoir confirmé que le patient avait eu des hématomes sous-duraux aigus bilatéraux (SDH) par tomodensitométrie (TDM), une craniotomie décompressive gauche a été réalisée pour retirer l’hématome. Bien que le patient soit resté stable pendant deux jours après cette procédure, il a continué à décliner en raison de crises continues identifiées par EEG.
Peu de temps après, l’activité EEG du patient a démontré un modèle de suppression de bouffée accompagné de tachycardie ventriculaire, de respirations apneustiques et d’un arrêt cardiorespiratoire clinique. Ces découvertes ont conduit la famille du patient à signer un « Ne pas réanimer (DNR) », qui a cessé tout traitement supplémentaire jusqu’à ce qu’il soit autorisé à décéder.
Résultats EEG
Quatre points de temps distincts ont été analysés par EEG, qui comprenaient :
- Fenêtre d’intervalle intercritique (II) : 385 à 415 secondes après le premier diagnostic de la crise clinique
- Fenêtre de suppression gauche (LS) : 510 à 540 secondes entre la suppression de l’activité hémisphérique gauche et bilatérale
- Fenêtre de suppression bilatérale (BS) : 690 à 720 secondes, au cours de laquelle l’activité hémisphérique bilatérale a cessé et un arrêt cardiaque clinique s’est produit
- Fenêtre post-arrêt cardiaque (post-CA) : 810 à 840 secondes entre l’arrêt cardiaque et la fin de l’enregistrement EEG
Throughout the entire EEG recording, both absolute and relative spectral power exhibited activity levels below 25 Hz. After bilateral hemispheric activity ended, a temporary increase in both absolute narrow- and broad-band gamma brainwaves increased; however, these levels quickly declined after the patient experienced cardiac arrest to levels below all previous time point recordings.
A reduction in delta brainwaves was observed between the II and the LS window, which further declined during the post-CA window. More specifically, delta activity declined by 14.4% between LS and BS time windows at 42% and 27.6%, respectively; however, the post-CA time window experienced a slight increase in delta brainwaves at 37.3%.
After both LS and BS time windows, absolute theta activity decreased and remained stable throughout the post-CA period. Cross-frequency coupling analysis also demonstrated a strong modulation of both low- and broad gamma power occurs due to alpha brainwave activities.
Study takeaways
The EEG recordings from the current study demonstrate that during the transition period to death, the human brain experiences a surge in absolute gamma power, even after the neuronal activity in both hemispheres ceases, that ultimately declines after cardiac arrest.
Furthermore, the researchers observed an intricate interplay between low- and high-frequency brainwaves that occurs after neuronal activity gradually ceases and persists until all blood flow to the brain is cut off due to cardiac arrest.
Plusieurs facteurs peuvent avoir contribué à l’activité EEG observée ici, dont certains incluent le manque d’oxygène qui peut avoir augmenté l’excitabilité corticale après la blessure du patient, ainsi que l’impact de l’anesthésie sur les oscillations neuronales. Néanmoins, il semble que le cerveau humain mourant subit divers changements d’activité au cours de la transition vers la mort.
