De toutes les fonctions du cerveau, il est probablement juste de dire que sa capacité à produire de la conscience est la plus difficile à comprendre pour nous.
Pour mieux comprendre comment notre matière grise accomplit cette tâche déconcertante, des chercheurs du Center for Consciousness Science de l’université du Michigan ont examiné de plus près ce que fait le cerveau lorsqu’il dérive vers l’inconscience.
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Pendant ce temps, il se peut que des voix bavardent à proximité, que vous ayez la sensation d’une chaise sous vos jambes et que votre estomac gargouille… vous ne pensiez à rien de tout cela avant de lire cet article.
Ce qui vous rend conscient de ces choses et vous permet de gérer les réponses à volonté a clairement quelque chose à voir avec le cerveau. Au-delà de ça, il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas avec certitude.
Une façon d’étudier le sujet est de comparer l’état conscient à l’état inconscient, comme lorsque nous sommes assommés avant une opération.
Sans trop y réfléchir, on peut supposer que l’inconscience est un peu comme un interrupteur, qui éteint notre conscience en désactivant des zones clés de notre système nerveux.
L’anesthésiste George Mashour ne pense pas du tout que ce soit le cas.
“J’ai publié un article théorique lorsque j’étais interne en anesthésiologie, suggérant que l’anesthésie ne fonctionne pas en éteignant le cerveau, en soi, mais plutôt en isolant des processus dans certaines zones du cerveau”, explique Mashour.
Comme tout bon scientifique, il ne suffisait pas de spéculer – Mashour voulait mettre son hypothèse à l’épreuve.
Il a donc mené, avec plusieurs équipes de chercheurs, une série d’études pour voir exactement ce qui se passe dans le cerveau lorsqu’il passe d’un état de conscience à un autre.
Dans la première étude, Mashour et ses collègues ont surveillé le flux sanguin dans certains tissus nerveux à l’aide de scans d’IRM fonctionnelle, en comparant les mesures chez 23 patients sous sédatif, sous anesthésie chirurgicale ou dans un état végétatif.
Ils ont spécifiquement examiné la synchronisation entre les zones du cerveau lorsqu’elles coordonnent les informations entrantes. Ce qu’ils ont découvert indique que certaines zones semblent discuter davantage entre elles à mesure que le timing des communications s’allonge.
“Nous avons montré qu’aux premiers stades de la sédation, le délai de traitement de l’information s’allonge considérablement et que les zones locales du cerveau deviennent plus étroitement connectées entre elles”, explique l’auteur principal de l’étude, l’anesthésiste Anthony Hudetz.
La deuxième étude a relevé le défi de mesurer la manière dont ces informations s’intègrent réellement dans le cerveau.
Pour décrire quantitativement cette mesure de l’intégration, un domaine de recherche connu sous le nom de théorie de l’information intégrée (IIT) utilise une valeur désignée par la lettre grecque phi. On pense que, dans le cerveau, phi correspond en quelque sorte à la conscience.
Comme il n’est pas facile de déterminer cette valeur, les chercheurs ont décomposé la tâche en étapes plus faciles à gérer et plus pratiques, en se basant sur les lectures d’électroencéphalogrammes (EEG).
“Nous avons démontré qu’à mesure que le cerveau devient plus modulaire et a plus de conversations locales, la mesure de l’intégration de l’information commence à diminuer”, explique UnCheol Lee, physicien et anesthésiste.
Les résultats de ces deux études suggèrent que phi – la mesure de l’intégration de l’information – diminue à mesure que le moment des communications entre les régions disparates du cerveau diminue également, et que leur activité se tourne vers l’intérieur.
Dans leur rapport final, les chercheurs ont examiné leurs résultats à la lumière des dernières publications, résumant leur compréhension du fonctionnement de notre cerveau pendant le sommeil, l’anesthésie générale et les troubles de la conscience.
“Nous avons constaté que pendant l’inconscience, la connectivité perturbée dans le cerveau et une plus grande modularité créent un environnement inhospitalier pour le type de transfert d’informations efficace qui est nécessaire à la conscience”, explique Mashour.
Bien qu’ils laissent encore de nombreuses questions sans réponse, ces travaux ne se contentent pas d’indiquer comment la conscience naît d’un cerveau sain ; ils pourraient nous aider à mieux distinguer les patients qui ne réagissent pas et qui sont encore conscients.
Il apparaît de plus en plus clairement que la différence entre la conscience et l’inconscience est beaucoup plus complexe que nous ne le pensions.
Et le fait d’en savoir plus sur les processus qui nous rendent éveillés et conscients pourrait nous aider à résoudre un jour l’un des talents les plus déroutants du cerveau – l’existence même de la conscience.
Cette recherche a été publiée dans le Journal of Neuroscience, Frontiers in Human Neuroscience et Trends in Neurosciences.