Plus tard dans la journée, je vais perdre conscience pendant quelques heures pour me reposer et me réparer. Il y a de fortes chances que vous le fassiez aussi. Pourtant, aussi omniprésent que soit le sommeil, nous savons très peu de choses sur les parties du cerveau qui sont essentielles pour rester éveillé.
Grâce à une expérience récente consistant à stimuler le cerveau de macaques anesthésiés, nous avons une idée plus précise des structures neurologiques qui sont principalement responsables de notre éveil quotidien.
Les résultats ne nous aident pas seulement à mieux comprendre les processus qui sous-tendent l’anesthésie ; pour les personnes piégées dans des états végétatifs ou comateux par une maladie ou une blessure, ils pourraient signifier un moyen de sortir à nouveau.
Si nous pouvons utiliser les technologies de balayage du cerveau pour observer comment les différentes parties du cerveau s’activent lorsqu’un sujet tombe dans l’inconscience, il est beaucoup plus difficile de déterminer comment une seule zone produit une réponse spécifique, et encore moins quelles sont les plus cruciales.
Des études menées sur des patients endormis ou comateux ont donné aux chercheurs une bonne idée des types de structures impliquées, du tronc cérébral au cortex préfrontal. Il va sans dire que de nombreuses parties différentes de notre système nerveux déterminent notre état de conscience.
Des chercheurs de l’université du Wisconsin (États-Unis) et de l’Institut israélien de technologie ont remarqué qu’un minuscule morceau de tissu situé au plus profond de notre cerveau antérieur – le thalamus latéral central – jouait un rôle assez important dans la gestion de nos affaires neurologiques.
D’après sa connectivité, il semble avoir une influence déterminante sur la façon dont les signaux sont transmis des sections supérieures de la “pensée”, comme le cortex, à des structures plus profondes, comme le thalamus, et inversement, des zones connues pour faire partie intégrante de la conscience.
Les chercheurs se concentrent souvent sur différentes parties du cerveau, relativement isolées, afin de déterminer dans quelle mesure elles peuvent être pertinentes pour une tâche donnée.
Dans le cas présent, l’équipe s’est intéressée à la manière précise dont ce minuscule morceau de tissu cérébral communiquait avec d’autres zones au cours de différents états d’activité, ce qui a nécessité une approche plus globale.
“Nous avons décidé d’aller au-delà de l’approche classique consistant à enregistrer une zone à la fois”, explique le neuroscientifique Yuri Saalmann de l’université du Wisconsin.
“Nous avons enregistré à partir de plusieurs zones en même temps pour voir comment l’ensemble du réseau se comporte”
Pour surmonter les obstacles liés à l’utilisation de sujets humains pour une telle tâche, les chercheurs ont utilisé le macaque comme modèle, en faisant des images des structures cérébrales des animaux avant d’insérer des électrodes spécialement conçues.
Ces électrodes ont ensuite été utilisées pour surveiller l’activité pendant que les singes étaient éveillés, endormis et sous l’effet d’un anesthésiant puissant.
Les variations de l’activité électrique ont confirmé les soupçons selon lesquels le thalamus latéral central joue un rôle dans le maintien de la conscience, du moins chez les macaques. Mais c’est une chose de trouver une activité, et une autre de prouver qu’une partie du cerveau est responsable de cette activité.
Pour ce faire, l’équipe a utilisé des électrodes d’une finesse remarquable pour stimuler le petit groupe de neurones avec une précision incroyable, en les stimulant pendant que les macaques étaient assommés par une bonne dose de kétamine.
“Nous avons découvert qu’en stimulant cette toute petite zone du cerveau, nous pouvions réveiller les animaux et rétablir toute l’activité neuronale que l’on observe normalement dans le cortex pendant l’éveil”, explique Saalmann.
“Ils ont agi comme s’ils étaient éveillés.”
Aussi incroyable que cela puisse paraître, dès que la stimulation s’est arrêtée, les macaques se sont rendormis en quelques secondes. C’est comme si le thalamus central latéral agissait comme un interrupteur de conscience, dirigeant le trafic mental lorsqu’il était actif pour donner lieu à une prise de conscience, et rétablissant l’inconscience lorsqu’il était calme.
Rien de tout cela n’aide à répondre aux grandes questions sur ce qu’est la conscience à un niveau plus philosophique, et bien sûr, tirer des conclusions sur notre propre espèce à partir de modèles non humains est également problématique.
La méthode d’étude suscite également des inquiétudes, car elle soulève des questions sur la façon dont nous pouvons qualifier la conscience et la distinguer d’autres états d’activité.
Stuart Hameroff, anesthésiste et directeur du Center for Consciousness Studies de l’université d’Arizona, a déclaré à ScienceAlert que l'”excitation” observée chez les macaques n’est pas nécessairement synonyme de conscience.
Outre le fait que l’on se demande si les singes étaient réellement conscients ou s’ils effectuaient simplement des mouvements inconscients, Stuart Hameroff conteste également le fait que les sujets étaient dans un état de froid pour commencer.
toutefois, même si la stimulation électrique du thalamus a permis de rétablir la conscience chez ces singes “anesthésiés”, la concentration d’anesthésiant censée être inversée est trop faible”, affirme M. Hameroff.
Bien entendu, aucune étude n’aura le dernier mot sur la manière dont les systèmes nerveux régissent la conscience, et il est clair que le débat sur la prédominance des tissus neuronaux solitaires par rapport aux réseaux complexes est loin d’être tranché.
Étant donné que nous ne savons toujours pas comment l’anesthésie nous rend inconscients – et, chose choquante, même si elle est toujours efficace – il est utile d’avoir une connaissance précise de la façon dont les plus petits faisceaux de nerfs s’influencent mutuellement pendant que nous glissons dans la conscience et la perdons.
Quant aux personnes dont le cerveau est enfermé en permanence dans un état de conscience, le fait de disposer de pistes de traitement serait un résultat bienvenu d’études comme celle-ci.
Des recherches antérieures ont déjà fourni des preuves solides que la stimulation du thalamus pourrait aider certains patients comateux à reprendre conscience.
En 2007, la stimulation cérébrale profonde a permis à un patient qui avait été très peu conscient pendant six ans à la suite d’un traumatisme crânien de retrouver lentement ses mouvements et le contrôle de certaines fonctions corporelles, y compris une légère amélioration de la parole.
“Les implications de ces travaux sont nombreuses et passionnantes”, déclare Michelle Redinbaugh, psychologue à l’université du Wisconsin.
“Il est possible que nous soyons en mesure d’utiliser ce type d’électrodes de stimulation cérébrale profonde pour sortir les gens du coma. Nos résultats pourraient également être utiles pour développer de nouvelles façons de surveiller les patients sous anesthésie clinique, afin de s’assurer qu’ils sont inconscients en toute sécurité.”
Cette recherche a été publiée dans la revue Neuron.
Note de l’éditeur (17 février 2020) : pour mieux clarifier les affirmations sur la façon dont la conscience a été impliquée, cet article a été mis à jour avec les commentaires d’un chercheur qui n’a pas été impliqué dans l’étude.