II) Le cerveau

Pendant la période de sommeil, le cerveau contrairement à notre corps, ne “dort” pas. En effet, l’activité cérébrale est très variée.

1) Les aires

De nombreuses zones cérébrales agissent pendant le sommeil. Durant le sommeil lent, le cerveau est au repos, on observe une activité cérébrale quasiment nulle. Contrairement à la période de sommeil paradoxal, pendant laquelle le cerveau est en grande activité : on observe beaucoup de régulation au niveau du tronc cérébral (Le tronc cérébral est une partie du système nerveux central servant de relais entre les structures de l'encéphale et la moelle épinière. ), ce qui entraîne la mise en activité de nombreuses aires.

Les aires cérébrales
(source : http://gloonesg.free.fr/systemenerveux.html) 

En particulier le thalamus servant de relais pour la majeure partie des informations sensorielles et motrices qui parviennent au cortex cérébral; mais aussi contrôle le cycle veille-sommeil. De plus, la rétine intervient aussi dans le rythme veille-sommeil en détectant l’intensité de la lumière qu’elle transmet ensuite à l’hypothalamus qui a son tour informe la glande pinéale. Cette dernière est responsable de la libération de mélatonine. Cette hormone déclenche alors le sommeil.

Coupe du cerveau

(source : http://www.futurasciences.com/magazines/sante/infos/dico/d/biologie-hypothalamus-4133)

On observe que lorsque la lumière s’intensifie, le niveau de mélatonine baisse de plus en plus: c’est le moment du réveil. L’expérience sur les chats de Michel Jouvet a ainsi consisté à retirer certaine partie de ce tronc cérébral dont l’hypothalamus et l’hypophyse : ces aires n’ayant alors aucun effet sur le sommeil paradoxal bien qu’elles soient importantes; lorsqu’il supprima la zone entre le cerveau et la moelle épinière, il observa que ces chats mutilés ne possédaient plus du tout de sommeil paradoxal. Il en conclut que celui-ci naissait au niveau de ce pont.

 On remarque aussi que les aires primaires responsables de la vision ne sont pas activées alors que les aires plus spécifiques de la vision le sont : le cerveau arrive à former des images sans que la rétine envoie des informations au cerveau. On a déjà tous essayé d’imaginer  un beau paysage ou de se remémorer des expériences vécues sans avoir besoin d’ouvrir les yeux. C’est aussi ce qu’il se passe lors des rêves.

En revanche le cortex préfrontal qui assure la cohérence des informations n’est pas activé. Ainsi nos rêves ne sont pas inventés de manière logique et n’ont pas forcément de sens.

2) Neurones, synapses et ondes

Un neurone est une cellule nerveuse sur laquelle repose toutes les fonctions cérébrales. Sa forme est irrégulière et sa taille peut varier de quelques centièmes de millimètres à un peu plus d’un mètre. Elle possède un système d’échange avec d’autres cellules. Un neurone est constitué d’une partie réceptrice, d’un corps cellulaire qui intègre les informations (appelé soma), et d’un axone qui émet l’information. Leur principale source d’énergie est le glucose, qu’ils transforment en une molécule appelée ATP (adénosine triphosphate); celle-ci libère de l’énergie après dégradation.

Schéma de plusieurs neurones
(source :  http://tpela3d.e-monsite.com/pages/i-la-vision-de-l-homme/cerveau.html )

Les neurones peuvent former des milliers de synapses. Ils  fonctionnent à la fois avec des messages nerveux qui sont des potentiels d’actions et que l’on peut mesurer en mV lors du changement de la polarité de la membrane. En effet, sur la membrane plasmique il y a une répartition des ions positifs et des ions négatifs, et lorsque le message nerveux circule il y a un changement de polarité des neurones qui créé en quelque sorte de l’électricité que l’on mesure en plaçant des électrodes au niveau du cuir chevelu. Les neurones fonctionnent  aussi avec des messages chimiques appelés neurotransmetteurs qui sont libérés au niveau des synapses plus précisément dans la fente synaptique et qui sont ensuite récupérés par des capteurs spécieux adaptés au type de cellules qu’ils reçoivent  (phénomène de stéréocomplémentarité ).

Une synapse (Source: Le cerveau pour les nuls)

Durant la phase de sommeil paradoxal, l’activité électrique du cerveau est aussi intense que lors d’un état d’éveil ainsi on peut rencontrer une fréquence de 15 ondes par secondes et observer leurs enregistrements en dents de scie car l’activité électrique du cerveau est rapide et peu voltée. Une onde est un potentiel d’action enregistré dans un neurone. On distingue plusieurs types d’ondes : les ondes Beta, Alpha, Theta et Delta.

Les ondes : Beta, Alpha, Theta, Delta.

(source : http://enki-satya-yuga.com/2013/08/15/explications-du-role-des-ondes-cerebrales-beta-alpha-theta-et-delta-sur-le-corps-humain/)

3) Techniques d’enregistrement

Positionnement des différentes électrodes lors des examens du sommeil

(source http://www.institut-sommeil-vigilance.org/tout-savoir-sur-le-sommeil)

Pour étudier le sommeil paradoxal, différents examens sont réalisés. Ils permettent de détecter des problèmes spécifiques, grâce à des capteurs cutanés. On peut utiliser différents appareils : certains sont couramment utilisés dans le milieu médical comme l’électrocardiogramme. D’autres sont plutôt spécifiques à l’enregistrement du sommeil : pour détecter les mouvements des yeux, il s’agit d’un électro-occulogramme, pour étudier le tonus musculaire au niveau du menton, on utilise un éléctro-myogramme et pour enregistrer les ondes émises par le cerveau on se sert d’un électro-encéphalogramme.

Ce dernier permet de détecter la phase du sommeil dans laquelle se trouve le patient en captant l'électricité émise par le changement de polarité des ions sur la membrane plasmique des neurones (comme nous l’avons expliqué précédemment).

Ces examens nécessitent l’utilisation d’électrodes; elles existent à pinces ou à ventouses, mais les plus courantes sont celles à usage unique.

Les électrodes à  usage unique 

(source : http://www.bienetre-fitness.com/compex-electrodes-a-fil-5-x-5-sachet-de-4.html)

Le principe des électrodes est de capter par voie externe les ondes électriques émises par le corps. Elles sont constituées d’une plaque faite d’un matériau conducteur qui reçoit le signal. Il est nécessaire d’utiliser un électrolyte, substance conductrice permettant d’établir le contact entre la peau et la plaque Le signal détecté par les électrodes est amplifié, circule dans un câble, (conducteur électrique), et est envoyé sur le moniteur qui reçoit et traduit l’information sur un écran. Certains circuits électroniques de traitement  calculent la fréquence cardiaque, ce qui permet de détecter  les troubles des plus simples aux plus graves

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Le principe des électrodes.

(source: http://www.utc.fr/~farges/master_mts/2005_2006/projets/monitorage/monitorage.htm#_Toc124931047)