L’anesthésie et le sommeil ont des effets étonnamment similaires sur l’activité cérébrale, selon une étude

Que se passe-t-il dans le cerveau lorsque notre conscience s’estompe pendant l’anesthésie générale et le sommeil normal? Des scientifiques finlandais ont étudié cette question avec de nouveaux modèles expérimentaux et une imagerie cérébrale fonctionnelle. Ils ont réussi à séparer les changements spécifiques liés à la conscience des effets globaux plus répandus et ont découvert que les effets de l’anesthésie et du sommeil sur l’activité cérébrale étaient étonnamment similaires. Ces nouvelles découvertes pointent vers un réseau cérébral central central commun, fondamental pour la conscience humaine.

Expliquer la base biologique de la conscience humaine est l’un des plus grands défis de la science. Alors que la perte et le retour de la conscience, tels que régulés par les médicaments ou le sommeil physiologique, ont été utilisés comme systèmes modèles dans l’étude de la conscience humaine, les résultats des recherches antérieures ont été confondus par de nombreuses simplifications expérimentales.

Un défi majeur a été de concevoir une configuration, où les données du cerveau dans différents états ne diffèrent que par rapport à la conscience. Notre étude surmonte de nombreux facteurs de confusion précédents et, pour la première fois, révèle les mécanismes neuronaux sous-jacents à la conscience connectée.  »

Harry Scheinin, docteur en pharmacologie, anesthésiste et chercheur principal, Université de Turku, Finlande

Un nouveau dispositif expérimental innovant

L’activité cérébrale a été mesurée par imagerie par tomographie par émission de positons (TEP) au cours de différents états de conscience dans deux expériences distinctes dans le même groupe de sujets sains. Des mesures ont été effectuées pendant l’éveil, les niveaux croissants et constants de deux agents anesthésiques, et pendant le sommeil sans sommeil et le sommeil NREM (Non-Rapid Eye Movement).

Dans la première expérience, les sujets ont été répartis au hasard pour recevoir soit du propofol soit de la dexmédétomidine (deux agents anesthésiques avec différents mécanismes moléculaires d’action) par incréments jusqu’à ce que les sujets ne répondent plus. Dans l’étude sur le sommeil, ils ont été autorisés à s’endormir naturellement. Dans les deux expériences, les sujets ont été incités à parvenir à une récupération rapide à un état réactif, suivi par des entretiens immédiats et détaillés des expériences subjectives de la période précédente sans réponse. Des états anesthésiques insensibles et des stades de sommeil NREM vérifiés, où un rapport ultérieur de contenu mental ne comportait aucun signe de conscience du monde environnant, indiquaient un état déconnecté chez les participants à l’étude. Surtout, le dosage du médicament dans la première expérience n’a pas été modifié avant ou pendant le changement de l’état comportemental des sujets.

«Cette conception expérimentale unique était l’idée clé de notre étude et nous a permis de distinguer les changements spécifiques à l’état de conscience des effets globaux de l’anesthésie», explique Annalotta Scheinin, anesthésiologiste, doctorante et première auteur de l’article .

Des chercheurs ont découvert un réseau cérébral central commun

Lorsque les images TEP de cerveaux réactifs et connectés ont été comparées à celles de cerveaux insensibles et déconnectés, les scientifiques ont découvert que l’activité du thalamus, des cortex cingulaires et du gyri angulaire était affectée indépendamment de l’agent anesthésique utilisé, de la concentration du médicament et de la direction du changement dans l’état de conscience (voir figure). Des résultats étonnamment analogues ont été obtenus lorsque le sommeil physiologique a été comparé à un état de veille privé de sommeil. Les changements d’activité cérébrale étaient beaucoup plus étendus lorsque les états déconnectés étaient comparés à un état complètement éveillé. Les résultats spécifiques à l’état étaient donc distincts et séparables des effets globaux de l’anesthésie médicamenteuse et du sommeil naturel, qui comprenait une suppression généralisée de l’activité cérébrale dans les zones corticales.

Ces résultats identifient un réseau cérébral central central qui est fondamental pour la conscience humaine.

« L’anesthésie générale semble ressembler davantage au sommeil normal qu’on ne le pensait traditionnellement. Cette interprétation est cependant bien en ligne avec nos récentes découvertes électrophysiologiques dans une autre étude d’anesthésie », déclare Harry Scheinin.

Les expériences subjectives sont courantes pendant l’anesthésie générale

Il est intéressant de noter que l’absence de réponse dénotait rarement une perte de conscience (c’est-à-dire une absence totale d’expériences subjectives), car la plupart des participants ont rapporté des expériences générées en interne, telles que des rêves, dans les entretiens. Ce n’est pas une découverte entièrement nouvelle car les rêves sont souvent rapportés par les patients après une anesthésie générale.

« Cependant, en raison du délai minimal entre les réveils et les entretiens, les résultats actuels ajoutent de manière significative à notre compréhension de la nature de l’état anesthésique. Contre une croyance commune, une perte de conscience complète n’est pas nécessaire pour une anesthésie générale réussie, car elle suffit à déconnecter les expériences du patient de ce qui se passe dans la salle d’opération », explique Annalotta Scheinin.

La nouvelle étude met en lumière la nature fondamentale de la conscience humaine et apporte de nouvelles informations sur les fonctions cérébrales dans les états intermédiaires entre l’éveil et l’inconscience complète. Ces résultats peuvent également remettre en question notre compréhension actuelle de l’essence de l’anesthésie générale.

Les expériences ont été menées au Turku PET Center dans le cadre d’un effort conjoint des groupes de recherche de Harry Scheinin étudiant les mécanismes d’anesthésie et du professeur de psychologie Antti Revonsuo étudiant la conscience humaine et le cerveau du point de vue de la philosophie et de la psychologie, en collaboration avec le professeur Michael Alkire de l’Université de Californie, Irvine, États-Unis. Turku PET Center est un institut national de recherche finlandais créé par l’Université de Turku, l’Université Åbo Akademi et l’hôpital universitaire de Turku. L’étude a été financée par l’Académie de Finlande et la Fondation Jane et Aatos Erkko.