Rythme cérébral

Un rythme cérébral désigne une oscillation électromagnétique dans une bande de fréquences donnée résultant de l'activité électrique cohérente d'un grand nombre de neurones du cerveau telle qu'on peut l'observer en électroencéphalographie (EEG). Ces ondes sont de très faible amplitude, elles sont de l'ordre du microvolt (chez l'être humain) et ne suivent pas toujours une sinusoïde régulière.

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Les caractéristiques des rythmes cérébraux dépendent de l'état psychologique et, le cas échéant, pathologique de la personne chez qui on les enregistre. Ainsi, l'enregistrement de l'activité rythmique cérébrale permet d'étudier les phases du sommeil ou de caractériser des maladies neurologiques, telles que l'épilepsie.

Un exemple d'oscillation neurale est celle des félins et particulièrement des chats : une oscillation neurale située proche de l'hypothalamus[1] entraîne la contraction du larynx et provoque, par voie de conséquence, le ronronnement[2].

Principaux rythmes cérébraux observés chez l'être humain

Les activités électriques cérébrales rythmiques chez l'être humain sont classées selon leur fréquence :

  • Delta : fréquences jusqu’à 4 Hz, normales chez le très jeune enfant, elles peuvent ensuite caractériser certaines lésions cérébrales ou le sommeil profond ;
  • Thêta : fréquences entre 4,5 et 8 Hz. On les observe principalement chez l’enfant, l’adolescent et le jeune adulte. Elles caractérisent également certains états de somnolence, d’hypnose ou de méditation, ainsi que la mémorisation d'informations. Le rythme thêta est présent dans la phase de sommeil paradoxal, qui s'accompagne souvent d'un rêve[3] ;
  • Alpha : fréquences comprises entre 8,5 et 12 Hz. Elles caractérisent un état de conscience apaisé, et sont principalement émises lorsque le sujet a les yeux fermés ;
  • Bêta : correspond aux fréquences supérieures à 12 Hz (et généralement inférieures à 45 Hz). Elles apparaissent généralement dans un premier cas d'éveil calme, encore appelé éveil interne, lorsque le sujet, les yeux fermés, est en état d'attention diffuse sans tâche perceptuelle ou mentale spécifiée, et le rythme alpha est alors souvent présent avec des activités bêta superposées ou alternées.
    Dans l'autre cas d'éveil actif, yeux ouverts, encore appelé éveil externe, le sujet est occupé par une tâche perceptuelle ou mentale qui mobilise son attention[4],[5]. Le sujet peut être aussi en période d’activité intense, de concentration ou d’anxiété, et le rythme bêta est d'amplitudes faibles et de fréquences rapides qui se divisent en bandes de fréquences bêta 1 et bêta 2[6]
  • Gamma : les fréquences supérieures à 35 Hz, généralement d'environ 40 Hz, pouvant aller jusqu'à 80 Hz. Elles ont été récemment impliquées dans les processus de liage perceptif[7].
Autre :
  • Fuseaux : trains d'ondes comprises entre 12 et 16 Hz, caractéristiques de la phase de sommeil léger. Également reliés aux ondes SMR (en)(sensorimotor rhythm) ou Mu (en).

Diagrammes représentatifs

Représentation des différentes ondes EEG sur une période d'une seconde :

  • Une seconde de signal EEG.
  • Ondes delta.
  • Ondes thêta.
  • Ondes alpha.
  • Ondes bêta.
  • Ondes gamma.
  • Ondes SMR.

Rythmes cérébraux et stades du sommeil

Un adulte éveillé émet habituellement des ondes alpha et bêta. En phase d’endormissement (stade 1), l’activité alpha diminue et s’évanouit. Le sommeil léger (stade 2) est marqué par l’apparition de pics d’activité bêta et des formes d’ondes complexes (fuseaux et complexes K). Le sommeil profond (stades 3 et 4) est caractérisé par une activité cérébrale de faible fréquence (delta). Lors du sommeil paradoxal, associé aux rêves et aux mouvements oculaires rapides, on retrouve un pic d’activité bêta.

Synchronisation neuronale

Le problème de liaison pose la question de savoir comment le cerveau réussit à rassembler les différentes caractéristiques d'un objet. Par exemple, lorsqu'on voit un chapeau rouge, la forme chapeau et la couleur rouge sont traitées par des aires différentes du cerveau, et pourtant, nous n'avons aucune difficulté à comprendre que le chapeau est rouge. Une hypothèse pour expliquer cette capacité consiste à considérer que les neurones qui traitent un même objet sont synchronisés[8],[9]. La phase commune à ces neurones lors de leur oscillation constitue donc le moyen de savoir qu'ils représentent le même objet.

L'épilepsie est une conséquence d'un emballement de cette synchronisation neuronale.

Notes et références
  1. Joël Dehasse, Tout sur la psychologie du chat, Paris, Odile Jacob, , 608 p. (ISBN 978-2-7381-1922-3, lire en ligne)
  2. (en) J.E. Remmers et H. Gautier, « Neural and mechanical mechanisms of feline purring », Respiration Physiology, vol. 16, no 3,‎ , p. 351-361
  3. P. Etevenon, S. Guillou. EEG cartography of a night of sleep and dreams. Neuropsychobiology, 16, 2 & 3, 146 - 151, 1986.
  4. W. Grey Walter, The Living Brain, W. W. Norton, New York, 1963
  5. W.J. Ray and H.W. Cole. EEG Alpha Activity Reflects Attentional Demands and beta Activity Reflects Emotional and Cognitive Processes. Science, New Series, Vol 228, N° 4700, 750-752, may 10, 1985
  6. Recommendations for EEG and Evoked Potential Mapping. The Committee: W.M. Herrmann (Chairman), K. Abt, R. Coppola, P. Etevenon, G. Ferber, M. Fink, A.S. Gevins, H. Hinrichs, T.M. Itil, E.R. John, St. Kubicki, H. Künkel, J. Kugler, D. Lehmann, H. Petsche, P. Rappelsberger, J. Röhmel, M. Saito, B. Saletu, W. Scheuler. Corresponding Members: K. Maurer, M. Nuwer. April 5, 1990; Appeared in: Neuropsychobiology 1989; 22: 170-176.
  7. (en) Tallon-Baudry C et Bertrand O., « Oscillatory gamma activity in humans and its role in object representation », Trends Cogn Sci, vol. 4, no 3,‎ 1999 apr, p. 151-162 (ISSN 1364-6613)
  8. Le cerveau à tous les niveaux
  9. Étude temps-fréquence des oscillations neuronales et de leur rôle dans les fonctions cognitives

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie
  • Jean Delay, Les ondes cérébrales et la psychologie, 1942, PUF
  • Jean Delay, L'électricité cérébrale, 1973, PUF
  • Pierre Etevenon. Du rêve à l'éveil. Bases physiologiques du sommeil, Collection Sciences d'aujourd’hui, Albin-Michel, 1987 (ISBN 978-2-22602-871-6), FeniXX réédition numérique (Albin-Michel), 2015, papier (ISBN 978-2-226-02871-6), EBook pdf (ISBN 978-2-40233-722-9), EBook EPUB (ISBN 978-2-40200-389-6).
  • Michel Jouvet. Pourquoi rêvons-nous ? Pourquoi dormons-nous ? Où, quand, comment ?, Odile Jacob, 2000
  • Michel Jouvet. DE LA SCIENCE ET DES RÊVES. Mémoire d’un onirologue, Odile Jacob, 2013

Liens externes
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