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Absences, esprit qui vagabonde : et si votre cerveau s’endormait alors que vous êtes éveillé ?


Notre esprit est sans cesse en fuite. William James, un des fondateurs de la psychologie moderne, le compare à un oiseau qui alternerait entre brèves envolées et pauses statiques. Une conséquence directe de cette dynamique se retrouve dans notre difficulté à nous concentrer sur une tâche précise, surtout si celle-ci est peu motivante. À la place, nous nous surprenons souvent à penser à des choses qui n’ont rien à voir avec la tâche en cours : des évènements passés, des choses à faire ou des idées abstraites. Cette tendance à se détacher de l’environnement qui nous entoure s’appelle le « vagabondage de l’esprit » ou mind-wandering en anglais. Mais, il se peut aussi que notre esprit vagabonde vers le néant. Ce phénomène de « blancs » (mind-blanking) se manifeste à nous lorsque nous retournons à la réalité après un bref instant où l’on est incapable de décrire ou de nous souvenir si l’on avait quelque chose en tête. Pas de pensée, pas de sensation, juste l’impression d’un réveil au milieu de l’éveil.

Ces sautes d’attention font partie de notre vie quotidienne et représenterait jusqu’à la moitié de notre temps passé éveillé. Ces pertes d’attention peuvent néanmoins conduire à de graves accidents lorsqu’elles surviennent au mauvais moment. Elles augmentent d’ailleurs quand nous sommes fatigués, après une longue journée par exemple ou à la suite d’une tâche demandant une forte concentration. Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Communications (en accès libre), mes collègues et moi-même avons tenté de mieux comprendre ce qui se passe dans nos cerveaux quand notre attention nous fait défaut, soit parce que notre flux de pensées vagabonde, ou soit parce qu’il s’arrête pour un bref instant.

Nous nous sommes particulièrement intéressés au lien entre fatigue et attention. Pour cela, nous avons demandé à des volontaires sains de réaliser une tâche au cours d’une journée standard. L’expérience en question consistait à se concentrer sur un écran d’ordinateur où était présentée soit une série de visages, soit une série de chiffres.

Dans notre étude, nous avons demandé aux participants d’indiquer s’ils étaient concentrés sur la tâche, en train de penser à autre chose (vagabondage de l’esprit) ou à rien du tout (blanc).

Ces chiffres et ces visages étaient présentés chaque fois pendant une seconde environ. Les participants devaient appuyer sur un bouton-réponse à chaque fois qu’un nouveau visage ou chiffre apparaissait à l’écran. Cependant, parmi ces différentes images, les sujets avaient pour instruction de ne presser aucun bouton pour un visage et un chiffre en particulier. Ce protocole expérimental permet donc de tester la capacité des participants à maintenir leur concentration sur une tâche relativement ennuyeuse, à pouvoir répondre à des stimulations externes, mais aussi à se retenir de répondre le cas échéant. À travers les réponses des participants et leurs erreurs, nous pouvons suivre les fluctuations de l’attention des sujets et observer lorsque les défauts d’attention conduisent à un défaut d’activation (oublier d’appuyer sur le bouton-réponse quand un stimulus apparaît) ou au contraire, un défaut d’inhibition (appuyer sur le bouton-réponse quand il ne faut pas). Afin de mieux comprendre ce qui se passait dans la tête de nos participants, nous les avons également interrompus à intervalles réguliers afin de leur demander si, juste avant l’interruption, ceux-ci étaient concentrés sur la tâche, s’ils pensaient à autre chose (vagabondage de l’esprit) ou s’ils ne pensaient à rien du tout (blanc).

En parallèle, nous avons enregistré l’activité cérébrale des participants via un électroencéphalogramme qui enregistre, via des capteurs placés sur la tête, l’activité électrique produite par de larges groupes de neurones et permet donc de suivre les changements dans la dynamique cérébrale. Il permet aussi de détecter des marqueurs du sommeil à l’éveil. En effet, lorsque nous nous endormons, l’activité cérébrale change et devient de plus en plus synchronisée. Cette synchronisation se traduit par l’apparition d’ondes dites lentes sur l’électroencéphalogramme. Ces ondes lentes s’accompagnent de phénomènes de silences neuronaux brefs (inférieurs à une demi-seconde), mais qui expliqueraient la perte de conscience et de capacité à répondre pendant le sommeil lent profond. Or, lorsque nous sommes fatigués, des ondes lentes similaires peuvent être observées localement à l’éveil. Nous avons donc cherché à déterminer si ces ondes lentes pouvaient expliquer, même chez des sujets normalement reposés, les sautes d’attentions.

Sommeil et éveil ne sont pas toujours mutuellement exclusifs. Quand nous sommes endormis, certaines régions cérébrales peuvent montrer un activité proche de l’éveil (pas d’ondes lentes et activités neuronales soutenues), un éveil local. Quand nous sommes éveillés, mais fatigués, certains régions cérébrales peuvent montrer des ondes lentes du sommeil associés à des pauses dans l’activité neuronale : un sommeil local.

Nous avons pu montrer que ces ondes lentes prédisent bien les modulations de l’attention. Par exemple, elles augmentent en nombre et en amplitude quand les participants rapportaient un épisode de vagabondage de l’esprit ou de blanc. En outre, la répartition spatiale de ces ondes lentes diffère entre ces deux types de pertes d’attention. En effet, le vagabondage de l’esprit était davantage associé à des ondes lentes vers l’avant du cerveau alors que les blancs étaient davantage associés à des ondes lentes vers l’arrière du cerveau. Enfin, les ondes lentes semblent aussi prédire les erreurs des participants sur la tâche attentionnelle. Là encore, la répartition spatiale des ondes lentes permet de prédire différents types d’erreurs : les ondes lentes frontales étaient davantage associées à des réponses impulsives et rapides tandis que les ondes lentes postérieures l’étaient avec des réponses lentes, voire absentes.

En résumé, il semblerait qu’un assoupissement local des régions frontales conduirait à un phénomène d’impulsivité, conduisant à des pensées vagabondes et une tendance à réagir trop rapidement aux stimulations extérieures. En revanche, un assoupissement des régions postérieures se traduirait par une plus grande difficulté à enregistrer les informations nous parvenant du monde extérieur, mais aussi à maintenir un flux de pensées conscientes constant. Ces résultats sont remarquablement cohérents avec l’implication des aires corticales frontales dans le contrôle de nos actions (par exemple, réussir à se retenir d’appuyer sur le bouton-réponse) ainsi que celui des régions postérieures dans l’intégration des informations sensorielles.

Le concept de sommeil local fournirait ainsi un mécanisme simple pour expliquer les pertes d’attention et la diversité de leurs conséquences non seulement sur la façon dont nous interagissons avec le monde extérieur, mais aussi le contenu de notre expérience subjective. Néanmoins, si les ondes lentes que nous avons observées à l’éveil partagent de nombreuses caractéristiques avec les ondes lentes du sommeil, la nature non invasive des enregistrements en électroencéphalographie ne nous permet pas de confirmer que ces ondes lentes s’accompagnent bien de phénomènes de pauses neuronales. Une telle relation a cependant été mise en évidence chez le rongeur. La réplication de cette étude chez des patients implantés avec des électrodes intracrâniennes (une procédure parfois utilisée dans le traitement de l’épilepsie) permettrait de faire le pont entre études chez l’homme et l’animal.

En outre, nos résultats suggèrent que le sommeil local, loin d’être un phénomène rarissime ne survenant qu’après une privation de sommeil intense, est un fait du quotidien qui façonnerait le flux de notre expérience consciente. En effet, les individus testés dans ce protocole ne souffraient d’aucun trouble du sommeil ou de la vigilance, n’étaient pas privés de sommeil, mais étaient au contraire testés au cours d’une journée normale. Il est donc probable que nos résultats puissent s’appliquer à vous, à moi. Peut-être qu’à l’instant même où vous lisez ces lignes, une partie de votre cerveau, un peu fatiguée, commence à montrer une activité qui se rapproche du sommeil et votre esprit déjà est ailleurs. Bien sûr, le fait que dans notre expérience, la tâche proposée aux participants était très ennuyeuse et répétitive aura aidé à mettre en évidence ces intrusions de sommeil.

Notre étude pourrait fournir une clé de lecture intéressante pour comprendre les troubles de l’attention avec ou sans hyperactivité (TDAH) qui affectent environ 2 % des adultes et 5 % des enfants et adolescents. De façon frappante, une majorité des individus concernés rapporte aussi des problèmes de sommeil ou de vigilance. Il est donc tout à fait possible que les troubles de l’attention puissent, en partie, résulter d’un manque de sommeil qui augmenterait la probabilité, chez ces individus, de rentrer dans un état de sommeil local. Je mène actuellement, avec mes collègues, un projet franco-australien testant cette hypothèse.

Ce travail réaffirme l’importance de la régulation locale du sommeil et fournit un parallèle intéressant aux études sur le phénomène miroir d’« éveil local », où comment, pendant la nuit, une modulation locale de la profondeur de sommeil nous permet de traiter les informations qui nous parviennent de notre environnement, de prendre des décisions, voire d’apprendre en dormant. Alors que l’éveil local permet au dormeur de retrouver des facultés cognitives propres à l’éveil, le sommeil local les lui ôte, poussant notre esprit à vagabonder vers d’autres rives. Voire vers le néant.

The Conversation

Thomas Andrillon a reçu des financements de Human Frontier Science Program (HFSP, France) et du National Health and Medical Research Council (NHMRC, Australie).



Thomas Andrillon, Chercheur en neurosciences à l’ICM, Inserm

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons.

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