Brouillard, manque d’attention, esprit incapable de se concentrer. Presque tout le monde a ressenti ces sensations après des nuits blanches : on ne se sent pas aussi alerte qu’on le devrait. Pourquoi cela arrive-t-il ? Une nouvelle étude du MIT de Boston, publiée dans « Nature Neuroscience », propose une explication possible. L’œuvre montre ce qui arrive au cerveau humain sans sommeil. Et le « système de nettoyage » qui agit habituellement lorsque vous dormez se retrouve sous les projecteurs. Les scientifiques ont découvert que, lors des pertes d’attention qui surviennent dans des situations de manque de sommeil, une vague de liquide céphalo-rachidien s’échappe. Il s’agit d’un processus qui se produit généralement pendant le sommeil et qui permet d’éliminer les déchets accumulés pendant la journée. L’idée est que ce flux est nécessaire au maintien d’un cerveau sain et fonctionnant normalement.
Le déclin de l’attention
Lorsqu’une personne est privée de sommeil, le corps semble essayer de récupérer ce processus de « purification » en activant les impulsions du flux de liquide céphalo-rachidien. Cependant, ces « retards » ont un prix qui se traduit par une réduction drastique de l’attention. « Si vous ne dormez pas, les vagues de liquide céphalo-rachidien commencent à perturber votre état de veille alors que vous ne les verriez pas normalement. Et il y a un compromis où vous perdez votre attention lorsque la vague de liquide se produit », explique l’auteur principal de l’étude, Laura Lewis, membre de l’Institut d’ingénierie et de science médicale et du Laboratoire de recherche en électronique du MIT, et associée au Picower Institute for Learning and Memory.
Bien que le sommeil soit un processus biologique fondamental, on ne sait pas exactement pourquoi il est si important. Cela semble essentiel au maintien de la vigilance, et il a été démontré que le manque de sommeil entraîne une altération de l’attention et d’autres fonctions cognitives. Pendant que vous dormez, le liquide céphalo-rachidien qui protège le cerveau aide à éliminer les déchets accumulés. Dans une étude de 2019, Lewis et ses collègues ont montré que le flux pendant le sommeil suit un schéma rythmique, entrant et sortant du cerveau, et que ces flux sont liés à des changements dans les ondes cérébrales.
Qu’arrive-t-il au cerveau sans sommeil
Cette découverte a amené les scientifiques à se demander ce qui se passe après un manque de sommeil. Pour approfondir la question, ils ont recruté 26 volontaires et les ont soumis à deux tests : l’un après une nuit blanche et l’autre après qu’ils se soient bien reposés. Dans la matinée, les chercheurs ont surveillé plusieurs mesures des fonctions cérébrales et corporelles pendant que les participants effectuaient une tâche couramment utilisée pour évaluer les effets du manque de sommeil.
Pendant le test, chaque participant portait un casque EEG capable d’enregistrer les ondes cérébrales tout en subissant une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Les chercheurs ont utilisé une version modifiée du test qui leur a permis de mesurer non seulement l’oxygénation du sang dans le cerveau, mais également le flux entrant et sortant du liquide céphalo-rachidien. Ils ont également mesuré la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et le diamètre de la pupille de chaque sujet. Les participants ont effectué deux tâches d’attention pendant la numérisation, une visuelle et une auditive. Pour la tâche visuelle, ils devaient regarder un écran avec une croix fixe. À intervalles aléatoires, la croix se transformait en carré et les participants devaient appuyer sur un bouton à chaque fois qu’ils voyaient cette transformation. Pour la tâche auditive, ils ont plutôt entendu un signal acoustique.
Comme prévu, les participants privés de sommeil ont obtenu de moins bons résultats que les participants bien reposés sur ces tâches. Leurs temps de réponse étaient plus lents et, pour certains stimuli, ils n’ont jamais remarqué de changement. Au cours de ces pertes d’attention momentanées, les chercheurs ont identifié plusieurs changements physiologiques se produisant simultanément. Le plus important était le flux de liquide céphalo-rachidien qui s’échappait précisément dans ces situations. Après chaque goutte, le liquide céphalo-rachidien retourne au cerveau. « Les résultats suggèrent donc que lorsque l’attention diminue, ce liquide est en fait expulsé vers l’extérieur, loin du cerveau. Et lorsque l’attention reprend, il est réabsorbé », explique Lewis.
LE les chercheurs émettent l’hypothèse que lorsque le cerveau est privé de sommeil, il commence à compenser la perte de purification qui se produit normalement lorsque nous dormonsmême si ces impulsions du flux de liquide céphalo-rachidien entraînent une perte d’attention. « Une façon de penser à ces événements est que, parce que le cerveau a tellement besoin de sommeil, il fait de son mieux pour entrer dans un état proche du sommeil pour restaurer certaines fonctions cognitives », explique l’auteur principal de l’ouvrage, Zinong Yang. « Le système fluide du cerveau tente de restaurer ses fonctionnalités en poussant le cerveau à passer d’états de haute attention à des états de débit élevé. » Les chercheurs ont également découvert d’autres événements physiologiques liés à des pertes d’attention, notamment une diminution de la respiration et du rythme cardiaque, ainsi qu’une constriction des pupilles. Ils ont constaté que cette dernière en particulier commençait environ 12 secondes avant que le liquide céphalo-rachidien ne s’échappe du cerveau et que les pupilles se dilataient à nouveau après le manque d’attention. « Ce qui est intéressant, c’est qu’il semble qu’il ne s’agisse pas seulement d’un phénomène cérébral, mais d’un événement touchant l’ensemble de l’organisme », note Lewis. « Ces découvertes – conclut-il – nous suggèrent qu’il existe un circuit unifié qui régit à la fois ce que nous considérons comme des fonctions cérébrales de très haut niveau (notre attention, la capacité de percevoir et de répondre au monde) et les processus physiologiques fondamentaux de base tels que la dynamique des fluides cérébraux, le flux sanguin dans le cerveau et la constriction des vaisseaux sanguins.
