Le type particulier d'ondes que le cerveau produit pendant le sommeil, qui balayent à plusieurs reprises la surface du cortex cérébral, se déplacent à travers les « autoroutes » anatomiques qui relient les zones distantes du manteau cortical, une nouvelle étude de The Journal of Neuroscience montre.
Contrairement à ce que l'on croit généralement, le sommeil n'est pas un état unitaire uniforme de tout le cerveau. En fait, chaque zone du cerveau peut produire ses propres «rythmes de sommeil». Parmi celles-ci, les soi-disant «ondes lentes» sont considérées comme la caractéristique la plus typique du sommeil profond. Bien que la coordination des ondes lentes à travers des zones éloignées du cerveau soit essentielle pour les fonctions du sommeil, la façon dont ce processus se déroule reste partiellement inconnue.
La nouvelle étude menée par des chercheurs du Molecular Mind Laboratory (MoMiLab) de l'IMT School for Advanced Studies Lucca a étudié la façon dont les ondes lentes du sommeil se propagent à travers les deux moitiés du cerveau, les hémisphères droit et gauche. À cette fin, les chercheurs de l'École IMT ont étudié un groupe extrêmement rare de patients neurologiques, les patients dits «à cerveau divisé», qui ont subi une résection complète du corps calleux, le plus important faisceau de fibres de matière blanche qui relie les deux cerveaux. hémisphères, comme traitement de l'épilepsie pharmacorésistante.
Ces patients et un groupe d'adultes avec un corps calleux intact ont été étudiés pendant leur sommeil en utilisant une technique électroencéphalographique (EEG) particulière à haute résolution spatiale, appelée EEG haute densité. Les résultats ont montré que, chez les patients sans corps calleux, les ondes lentes restaient confinées à l'hémisphère cérébral d'où elles provenaient.
Nos résultats indiquent clairement que les ondes lentes du sommeil se propagent par des voies anatomiques reliant le site d'origine aux régions cérébrales éloignées. «
Giulia Avvenuti, première auteure de l'étude et doctorante à l'IMT School
L'étude, menée dans le cadre d'une collaboration internationale dirigée par l'IMT School, qui comprenait la Marche Polytechnic University, l'Université du Wisconsin (États-Unis), l'Hôpital universitaire de Lausanne (Suisse) et l'Université de Bristol (Royaume-Uni), est la première à démontrer ce qui n'avait été émis que depuis un certain temps, à savoir que les ondes lentes se propagent dans le cerveau par des connexions corticales anatomiques, et qu'un endommagement de ces voies altère considérablement leur propagation.
Cette étude a également des implications importantes pour notre compréhension de la façon dont le sommeil est régulé et exerce ses fonctions essentielles. « Les ondes lentes du sommeil sont connues pour avoir un rôle clé dans les fonctions réparatrices du sommeil, mais elles semblent également être importantes pour la consolidation des souvenirs récemment acquis », a expliqué Giulio Bernardi, co-auteur principal de l'article, en collaboration avec Michele Bellesi, et professeur adjoint à l'école IMT. « Leur synchronisation au sein de réseaux connectés particuliers de zones cérébrales pourrait être particulièrement importante pour le traitement de nouveaux souvenirs ». Les résultats ont également des implications importantes pour notre compréhension de ce qui se passe dans certaines conditions pathologiques. En particulier, ils indiquent que l'étude de la propagation des ondes lentes du sommeil pourrait renseigner sur l'état des connexions cérébrales et pourrait ainsi permettre d'identifier des altérations fonctionnelles ou structurelles causées par des troubles traumatiques ou neurodégénératifs.
De plus, cette étude démontre que la perte de connexions entre les deux hémisphères dans la vie adulte n'est pas suffisante, en soi, pour permettre l'apparition du sommeil uni-hémisphérique chez l'homme, état comportemental présent chez d'autres animaux, dont les dauphins. Une telle observation indique que d'autres caractéristiques spécifiques qui sont absentes dans le cerveau humain sont nécessaires pour que cet état asymétrique particulier se manifeste. « La perturbation de l'intégrité du sommeil est centrale dans la plupart des conditions psychiatriques et affecte des millions de personnes dans le monde. Comprendre les mécanismes de régulation de base dans le cerveau est essentiel pour développer des stratégies thérapeutiques innovantes », a ajouté Pietro Pietrini, psychiatre coauteur de l'étude et directeur du MoMiLab et l'école IMT de Lucques.
L'intégrité du corps calleux est essentielle pour la propagation transhémisphérique des ondes lentes du sommeil: une étude EEG haute densité chez les patients à cerveau divisé.
La source:
IMT School for Advanced Studies Lucca
Référence de la revue:
Avvenuti, G., et al. (2020) L'intégrité du corps calleux est essentielle pour la propagation à travers l'hémisphère des ondes lentes du sommeil: une étude EEG haute densité chez des patients à cerveau divisé. Journal of Neuroscience. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2571-19.2020.
