Tout comme les empreintes digitales ou génétiques, l’activité cérébrale au cours du sommeil pourrait, elle aussi, être propre à chacun de nous. L’ « empreinte neurale » serait liée aux gènes et pourrait permettre de prédire les risques de développer des maladies psychiatriques.

Chaque cerveau serait-il différent au point de posséder un motif d’activité cérébrale propre à chacun ? En d’autres termes, possédons-nous chacun une « empreinte neurale », à l’image des empreintes génétiques ou digitales ? Ce sont du moins les conclusions de plusieurs études, dont une réalisée récemment sur des adolescents par des scientifiques de l’université Brown à Providence.

Les scientifiques ont recruté dix-neuf adolescents âgés de 9 à 10 ans, et vingt-six âgés de 15 à 16 ans, volontaires pour passer deux nuits consécutives dans le laboratoire. Grâce à des électrodes placées sur la boîte crânienne, les ondes cérébrales émises au cours de la nuit ont pu être détectées et enregistrées.

 De nouveaux enregistrements ont été effectués environ deux ans plus tard pour chaque individu, afin de comparer les premiers enregistrements aux seconds.

L’électroencéphalogramme, reflet de l’activité du cerveau

Les électroencéphalogrammes sont basés sur l’enregistrement, après amplification, des faibles signaux électriques produits par les neurones.

Les tracés, qui sont caractérisés par une amplitude (en volts) et une fréquence (en hertz), oscillent en fonction du temps, de l’activité cérébrale, et de l’endroit du crâne où l’électrode est placée (et donc de la zone du cerveau étudiée). Au même moment, plusieurs électrodes enregistrent l’activité cérébrale, ce qui permet l’obtention d’un tracé multiple.

Au début de la nuit, le cerveau modifie son activité pour permettre le sommeil, qui est lui-même divisé en plusieurs phases identifiables. Les ondes les plus lentes (les ondes alpha) disparaissent habituellement, et laissent place à l’onde bêta (plus rapides) ainsi qu'à d’autres ondes complexes.

 Au cours du sommeil plus profond, des ondes de faible fréquence apparaissent (les ondes delta), excepté au cours du sommeil paradoxal (durant lequel on rêve et où les yeux font des mouvements rapides) où des pics d’ondes bêta réapparaissent.

Des activités cérébrales différentes

Si ces tracés sont donc similaires d’un individu à un autre (comme les gènes et les chromosomes), les scientifiques voulaient néanmoins savoir si de subtiles différences pouvaient exister (à l'image du polymorphisme génétique) et pouvaient être mises en évidence par une observation plus fine des motifs.

Les données des électroencéphalogrammes des adolescents étant disponibles, Leila Tarokh et Peter Achermann, des chercheurs de l’université de Zurich, ont pris le relais de l’étude.

 À l’aide d’un algorithme complexe, les tracés (les fréquences, les intensités, les motifs…) ont été comparés automatiquement par un ordinateur, qui a alors regroupé entre eux les tracés qui lui semblaient les plus similaires, sans savoir au départ de qui ils provenaient.

L’activité cérébrale, marqueur génétique ?

Pour la plupart, les quatre électroencéphalogrammes provenant d’un même individu ont été reconnus et regroupés, malgré les années séparant les deux groupes d’enregistrements.

 Si l’adolescence a tendance à perturber fortement l’activité cérébrale, ces résultats montrent qu’un certain profil unique et identifiable reste malgré tout inchangé au fil du temps.

 Une précédente étude, basée sur des comparaisons des profils entre vrais et faux jumeaux (où les vrais jumeaux avaient des tracés plus similaires que les faux), avait d’ailleurs mis en évidence l’importance de la génétique dans les profils de l’activité cérébrale.

Les chercheurs, qui vont publier leurs travaux dans le prochain numéro de la revue Journal of Neuroscience, pensent avoir ouvert une porte permettant de découvrir des endophénotypes (des biomarqueurs psychiatriques d’origine génétique) qui pourraient prédire un potentiel développement de maladies psychiatriques comme la schizophrénie ou la dépression.