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Les études avancent la compréhension de la déconnexion sensorielle pendant le sommeil et l'anesthésie

Pendant le sommeil et sous l'anesthésie, nous répondons rarement à des stimulus externes tels que des sons quoique nos cerveaux restent très actifs.

Maintenant, une suite d'études neuves par des chercheurs à l'école de faculté de médecine et de Sagol de Sackler de l'université de Tel Aviv de la neurologie trouve, entre d'autres découvertes importantes, que noradrénaline, une neurotransmetteur sécrétée en réponse à la tension, mensonges au coeur de notre capacité « coupée » nos réactions sensorielles et dort solidement.

« Dans ces études, nous avions l'habitude les différentes, nouvelles approches d'étudier le filtrage d'information sensorielle pendant le sommeil et les mécanismes de cerveau qui déterminent quand nous nous réveillons en réponse aux événements externes, » expliquent prof. Yuval Nir, qui a abouti la recherche pour les trois études.

La première étude, publiée dans le tourillon de la neurologie le 1er avril et abouti par l'étudiant au doctorat Yaniv Sela de TAU, met en question l'idée couramment reçue qui le thalamus -- une station de relais importante pour les signes sensoriels dans le cerveau -- est responsable de bloquer la boîte de vitesses des signes au cortex cérébral.

« L'arrêt de la grille thalamique n'est pas compatible avec nos découvertes, » dit Sela dont l'étude compare comment les neurones dans différentes régions du cerveau répondent aux sons simples et complexes tandis qu'en sommeil ou éveillés.

Utilisant le rat modélise, il a constaté que les réactions des neurones dans l'aire supratemporale étaient assimilées quand les rongeurs étaient éveillés ou en sommeil. Mais quand il a examiné le cortex perirhinal, associé aux associations conscientes complexes de perception et de mémoire, il a constaté que les neurones ont montré des réactions beaucoup plus faibles pendant le sommeil.

« L'analyse fondamentale du son demeure pendant le sommeil, mais le cerveau de sommeil a la panne produire une perception consciente du stimulus, » Sela ajoute. « 

En outre, alors que nous constations que l'initiale et les réactions rapides sont préservées dans le sommeil, ceux qui se produisent plus tard et exigent la transmission entre différentes régions dans le cortex sont grand perturbés. »

La deuxième étude, publiée le 8 avril dans des avances de la Science, constate que le coeruleus de lieu, une région minuscule du tronc cérébral et la source principale des sécrétions de noradrénaline dans le cerveau, jeux un rôle central dans notre capacité de démonter de l'environnement pendant le sommeil.

Abouti par l'étudiant au doctorat Hanna Hayat de TAU au laboratoire de prof. Nir's, la recherche a été conduite en collaboration avec prof. Tony Pickering d'université de Bristol, prof. Ofer Yizhar de l'institut de Weizmann et prof. Éric Kremer PF l'université de Montpellier.

La capacité de démonter de l'environnement, d'une voie réversible, est une caractéristique centrale de sommeil, nos découvertes prouvent clairement que le système de noradrénaline de coeruleus de lieu joue un rôle essentiel dans cette déconnexion en maintenant très un à basse altitude de l'activité pendant le sommeil. »

Hanna Hayat, étudiant au doctorat, université de Tel Aviv

Afin de la recherche, les scientifiques avaient l'habitude des modèles de rat pour déterminer le niveau de l'activité de coeruleus de lieu pendant le sommeil et qui retentit, le cas échéant, serait responsable de réveiller les rongeurs.

Ils ont constaté que les niveaux de variation des rats de l'activité de coeruleus de lieu prévoient exactement si les animaux se réveilleraient en réponse aux sons.

L'équipe a alors amorti l'activité de coeruleus de lieu par l'optogenetics, que les harnais s'allument pour régler l'activité neuronale, et constater que les rats ne se sont pas promptement réveillés en réponse au son.

« Quand nous avons augmenté l'activité de noradrénaline du lieu-coeruleus tandis qu'un son joué à l'arrière-plan, les rats se réveillait plus fréquemment dans la réaction, mais quand nous avons diminué l'activité du coeruleus de lieu et avons joué le même son à l'arrière-plan, les rats seulement se sont rarement réveillés, » dit Hayat.

« Ainsi nous pouvons dire que nous avons recensé « un bouton gradué puissant » ce des contrôles la profondeur du sommeil en dépit des stimulus externes. »

« D'une manière primordiale, nos découvertes proposent que hyperarousal dans quelques personnes qui dorment légèrement, ou au cours des périodes de tension, peut-être un résultat d'activité prolongée de noradrénaline pendant le sommeil quand il devrait seulement y avoir l'activité minimale. »

La troisième étude, publiée le 12 mai dans les démarches de l'académie nationale des sciences (PNAS), abouties commun par M. Aaron Krom de centre médical hébreu d'université de Hadassah et étudiant au doctorat Amit Marmelshtein d'étudiant au doctorat de TAU de TAU, se concentre sur notre réaction à l'anesthésie et constate que la plupart d'effet significatif de perte-de-conscience est la perturbation de transmission entre différentes régions corticales.

L'étude était le fruit d'une collaboration entre prof. Nir, prof. Itzhak Fried et M. Ido Strauss de la faculté de médecine de Sackler du TAU et du centre médical de Tel Aviv Sourasky, et une équipe à l'université de Bonn.

« En dépit de l'utilisation courante de l'anesthésie en médicament, nous ne comprenons toujours pas comment l'anesthésie mène à la perte de conscience ; ceci est considéré une question ouverte importante dans la recherche biomédicale, » explique M. Krom.

Pour la recherche, les scientifiques ont enregistré l'activité cérébrale des patients d'épilepsie qui avaient précédemment montré peu à aucune réaction aux interventions de médicament. Les patients ont été hospitalisés pendant une semaine et implantés avec des électrodes pour indiquer exactement où du cerveau leurs grippages sont provenus.

Ils ont été alors anesthésiés pour le démontage de leurs électrodes et leur activité de neurone a enregistré tandis qu'ils écoutaient des sons par des casques.

Ils ont été invités pour effectuer une tâche jusqu'à ce qu'ils aient détruit la conscience, qui a permis aux chercheurs d'examiner comment leur activité cérébrale a changé, vers le bas à différents neurones, en réponse aux sons au moment même qu'ils ont détruit la conscience.

« Nous avons constaté que la perte-de-conscience a perturbé la transmission entre les régions corticales telles cela retentit des réactions déclenchées dans l'aire supratemporale primaire, mais pour piloter sûrement des réactions dans d'autres régions du cortex, » ajoute Marmelshtein.

« C'est la première étude pour examiner comment l'anesthésie et la perte de conscience affectent des réactions sensorielles à une définition de différents neurones chez l'homme. »

« Nous espérons que nos résultats guideront la future recherche, ainsi que des tentatives d'améliorer l'anesthésie et de développer les instruments qui peuvent surveiller le niveau de la conscience dans l'anesthésie et d'autres conditions de conscience modifiée telles que les conditions végétatives et la démence sévère. »

« Ces études avancent notre compréhension de déconnexion sensorielle pendant le sommeil et l'anesthésie, » conclut prof. Nir. Les « troubles du sommeil sont un problème de santé important et sont fréquents dans le vieillissement, ainsi que dans neurologique et des troubles psychiatriques. »

« Il est important de vérifier si nos découvertes aux niveaux variables de noradrénaline peuvent expliquer hyperarousal que caractérise des conditions telles que des troubles d'anxiété et PTSD et si ainsi pour établir sur ces découvertes pour développer des méthodes nouvelles pour améliorer la qualité de sommeil. »

Source:
Journal reference:

Krom, A.J., et al. (2020) Anesthesia-induced loss of consciousness disrupts auditory responses beyond primary cortex. Proceedings of National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1917251117.