L'activité cérébrale de plus de 1 000 personnes montre une transition rapide de l'éveil au sommeil, plutôt qu'une transition lente entre les deux états
Nous ne nous endormons pas ; nous tombons soudainement dans le sommeil
Le cerveau ne s’endort pas progressivement. Au lieu de cela, il atteint un point critique auquel il passe rapidement de l’éveil au sommeil en quelques minutes – une découverte qui pourrait améliorer notre compréhension et notre traitement des troubles du sommeil comme l’insomnie.
« Bien que le sommeil soit si fondamental dans notre vie, la manière dont le cerveau s'endort reste un mystère », explique Nir Grossman de l'Imperial College de Londres. On pense généralement qu’il s’agit d’un processus progressif dans lequel le cerveau passe progressivement de l’état de veille au sommeil. Mais les preuves à l’appui de cette affirmation sont limitées.
Grossman et ses collègues ont conçu un nouveau cadre pour étudier le comportement du cerveau pendant que nous nous endormons à l'aide de données d'électroencéphalographie (EEG). Ce test, qui enregistre l'activité électrique dans le cerveau, indique les phases de sommeil et d'éveil. L'équipe a modélisé 47 signaux EEG dans un espace mathématique abstrait où chaque point de données avait des coordonnées comme s'il s'agissait d'un point sur une carte. Cela a permis à l’équipe de tracer l’activité cérébrale pendant l’éveil et de la suivre à mesure qu’elle se déplace vers ce qu’elle appelle la zone d’endormissement, où l’activité cérébrale correspond à la deuxième étape du sommeil à mouvements oculaires non rapides (NREM).
« Nous pouvons désormais prendre un individu, mesurer son activité cérébrale et, à chaque seconde, dire à quelle distance il se trouve de s'endormir, à chaque instant, avec une précision qui n'était pas possible auparavant », explique Grossman.
Ils ont appliqué cette approche aux données EEG collectées auprès de plus de 1 000 personnes au moment de leur endormissement, mesurant la distance entre l'activité cérébrale et le début du sommeil. En moyenne, cette distance est restée largement inchangée jusqu'à 10 minutes avant le coucher, puis a diminué brusquement au cours des dernières minutes. Ce point de bascule – qui se produit en moyenne 4,5 minutes avant le sommeil – est le moment exact où le cerveau bascule entre l'éveil et le sommeil, explique Junheng Li, également à l'Imperial College de Londres. « (C'est) le point de non-retour », dit-il.
Ces résultats suggèrent que la transition de l'éveil au sommeil « n'est pas une progression progressive. Il s'agit d'un changement brusque et drastique qui se produit au cours des dernières minutes », explique Grossman. Ainsi, la façon dont nous décrivons l’entrée dans le sommeil – généralement comme une « chute » – reflète largement ce qui se passe dans le cerveau. «C'est presque la preuve de cette sensation de tomber dans un état différent», explique Grossman.
L'équipe a ensuite collecté les données EEG d'un groupe distinct de 36 personnes, surveillant le sommeil de chaque participant pendant environ une semaine. En utilisant un sous-ensemble de ces nuits, ils ont pu prédire quand les participants s’endormiraient dans la minute qui suivrait le moment réel.
« Ce que cela me suggère, c'est que même si les gens sont très différents les uns des autres, chaque individu peut avoir son propre chemin vers le sommeil qu'il a tendance à répéter nuit après nuit », explique Laura Lewis du Massachusetts Institute of Technology. Mais il n’est pas clair si cette tendance changerait dans différentes circonstances, comme dormir dans un nouvel endroit, dit-elle.
Ce cadre ne révèle pas non plus les mécanismes cérébraux qui conduisent à la transition vers le sommeil, explique Li. Mais cela pourrait nous aider à le faire à l'avenir, estime Lewis. « Avec l'endormissement, il nous a été très difficile de trouver ce moment », dit-elle. « Si nous savions quand cela se produisait, nous pourrions alors commencer à nous demander quelle est la région ou le circuit cérébral qui fait que quelqu'un s'endort ? » En comprenant la dynamique de cette transition, nous pourrons peut-être également identifier en quoi elles diffèrent chez les personnes souffrant d'insomnie, ce qui pourrait conduire à de nouveaux traitements pour cette maladie, dit-elle.
