- Pour mieux comprendre les effets de l'anesthésie générale sur le cerveau, et en particulier déterminer s'il existe un état de conscience pendant cette procédure, les chercheurs ont mesuré l'activité cérébrale d'un couple de signes pendant plusieurs états de conscience.
- Ils ont alors constaté que cet état de conscience n'est pas détectable dans le lobe préfrontal, mais plutôt dans les zones cérébrales profondes, et que ce sont la complexité des ondes cérébrales, et non leur fréquence, qui indiquent si un sujet est conscient ou non.
C’est probablement le cauchemar de nombreux patients s’apprêtant à entrer au bloc opératoire : se réveiller pendant l’intervention, alors qu’ils sont censés être endormis grâce à l’anesthésie générale.
Pour certains, cela se produit vraiment. Selon les données disponibles, un patient opéré sur 19 000 reprend conscience au cours d’une anesthésie générale.
Un phénomène extrêmement rare et un mystère médical dont la réponse pourrait se trouver… dans l’activité cérébrale. Dans une étude publiée dans la revue Cell Systems, des chercheurs de l’université du Wisconsin-Madison (États-Unis) expliquent avoir réussi à définir quelles parties du cerveau sont impliquées dans cette reprise de conscience pendant les procédures médicales.
"Ce qui a été montré depuis cent ans dans un état inconscient comme le sommeil, ce sont ces ondes lentes d'activité électrique dans le cerveau", explique Yuri Saalmann, qui a dirigé les travaux, qui estime que "ce ne sont peut-être pas les bons signaux à exploiter". "Dans un certain nombre de conditions - avec différents médicaments anesthésiques, chez les personnes souffrant d'un coma ou de lésions cérébrales ou d'autres situations cliniques - il peut y avoir une activité à haute fréquence également."
Privilégier les zones profondes du cerveau
Pour le savoir, les chercheurs ont suivi deux singes, dont ils ont enregistré l'activité cérébrale pendant plusieurs états de conscience : sous anesthésie médicamenteuse, en sommeil léger, en état de veille au repos, et réveillés de l'anesthésie à l'état de veille par la stimulation électrique d'un point profond du cerveau.
Ils ont alors recueilli les données dans différentes régions du cerveau, et dans différents états de conscience, ce qui leur a permis de combiner tous les signes traditionnellement associés à la conscience - y compris la rapidité ou la lenteur des rythmes cérébraux dans différentes zones du cerveau - avec des mesures plus computationnelles qui décrivent la complexité des signaux et la façon dont les signaux dans différentes zones interagissent.
Afin de déterminer si les singes étaient ou non dans un état de conscience, les chercheurs ont utilisé l'apprentissage automatique. Ils ont ensuite transmis leur vaste ensemble de données à un ordinateur, lui ont indiqué quel état de conscience avait produit chaque modèle d'activité cérébrale et lui ont demandé quelles zones du cerveau et quels modèles d'activité électrique correspondaient le mieux à la conscience.
Les résultats ont montré que le cortex préfrontal n’était pas concerné, alors qu’il était jusqu’ici considéré comme la partie du cerveau la plus susceptible de présenter les ondes lentes d'activité considérées comme typiques de l'inconscience.
"Dans les cliniques, on place des électrodes sur le front du patient, rappelle Mohsen Afrasiabi, l'autre auteur principal de l'étude. Nous proposons que l'arrière de la tête soit un endroit plus important pour ces électrodes, car nous avons appris que l'arrière du cerveau et les zones profondes du cerveau sont plus prédictifs de l'état de conscience que l'avant."
La complexité des ondes cérébrales, révélateur de l’état de conscience
Les résultats ont aussi montré que, plus que l’activité à haute et basse fréquente, c’est la complexité des ondes cérébrales qui indique le mieux si le sujet est conscient ou non. "Il faut plus de complexité pour transmettre plus d'informations, c'est pourquoi elle est liée à la conscience, explique Michelle Redinbaugh, qui a aussi participé à l’étude. Si ces zones importantes du cerveau sont moins complexes, elles ne peuvent pas transmettre beaucoup d'informations. Vous êtes en présence d'un cerveau inconscient."
Les chercheurs espèrent désormais prendre des mesures plus précises sur des patients en cours d’anesthésie. L’objectif, à terme, sera d’aider les personnes souffrant de troubles de la conscience. "Nous pourrions utiliser ce que nous avons appris pour optimiser les schémas électriques par une stimulation cérébrale précise et aider les personnes qui sont, par exemple, dans le coma à maintenir un niveau de conscience continu."
