Des neuroscientifiques viennent de découvrir un effet étrange de la kétamine sur le cerveau

Les chercheurs sont depuis longtemps intrigués par la capacité de la kétamine à altérer la conscience et par ses utilisations thérapeutiques potentielles, notamment dans le traitement des troubles de l’humeur. Une étude récente publiée dans Psychiatrie translationnelle ajoute une nouvelle couche à cette compréhension en étudiant comment la kétamine affecte la fonction cérébrale, en se concentrant spécifiquement sur les interactions d’ordre élevé dans l’activité cérébrale.

En utilisant l’électroencéphalographie portable (EEG), les chercheurs ont découvert que la kétamine induit des changements dans la dynamique cérébrale, augmentant notamment la redondance (schémas d’information répétitifs) dans la bande de fréquence alpha, qui est liée à des changements dans la conscience et à des expériences dissociatives.

Les chercheurs souhaitaient comprendre comment la kétamine altère les fonctions cérébrales et quelles en seraient les implications plus larges pour ses utilisations thérapeutiques potentielles. La kétamine, initialement développée comme anesthésique, a attiré l’attention ces dernières années pour ses effets antidépresseurs rapides, même chez les personnes souffrant de dépression résistante au traitement. Cependant, son utilisation induit également des expériences dissociatives, où les personnes se sentent détachées de la réalité ou d’elles-mêmes. On pense que ces expériences sont liées à des changements dans la dynamique cérébrale.

Des études antérieures ont utilisé des techniques de neuroimagerie comme l’IRMf et l’EEG pour capturer ces changements cérébraux sous l’effet de la kétamine. Cependant, ces méthodes se concentrent souvent sur des points d’interaction uniques entre différentes régions du cerveau. Cette étude, au contraire, a utilisé une nouvelle méthode qui capture les interactions d’ordre élevé – la façon dont plusieurs régions du cerveau fonctionnent ensemble en tant que système, ce qui peut fournir une compréhension plus complète de la façon dont la kétamine affecte la fonction cérébrale.

Les chercheurs ont également voulu vérifier si les appareils EEG portables pouvaient constituer un moyen fiable de mesurer ces changements. Les systèmes EEG portables sont moins encombrants que les configurations traditionnelles, ce qui les rend plus adaptés aux applications concrètes, notamment en milieu clinique ou à domicile.

« Ces travaux portent sur trois thèmes principaux : l’altération de la conscience, la complexité et les interactions d’ordre élevé, et l’EEG portable », explique Rubén Herzog, auteur de l’étude à l’Institut du Cerveau de Paris. « Chacun d’entre eux m’intéresse beaucoup pour différentes raisons. L’altération de la conscience offre un moyen contrôlé de perturber et d’étudier la conscience humaine de manière scientifique. De plus, de nombreux médicaments psychotropes ont commencé à montrer un grand potentiel pour les troubles de santé mentale, mais avant de les utiliser à l’échelle mondiale, nous devons mener une étude rigoureuse et systématique sur leur fonctionnement, leurs conséquences et leurs effets négatifs potentiels. »

« La complexité cérébrale, en particulier les interactions d’ordre élevé, est un outil émergent pour travailler avec des systèmes complexes. D’un point de vue théorique, elles sont beaucoup plus adaptées à l’étude de systèmes biologiques comme le cerveau, car elles peuvent capturer directement le comportement collectif de nombreux éléments comme une seule unité fonctionnelle. De plus, elles maximisent les informations qui peuvent être récupérées à partir d’enregistrements EEG de faible densité, comme celui que nous avons utilisé. »

« Enfin, l’EEG portable est très prometteur pour les applications futures et la médecine à domicile ou les interfaces cerveau-machine. Cependant, pour exploiter leur potentiel, nous devons être capables d’extraire autant d’informations que possible de ces appareils, où le signal n’est pas aussi bon que celui d’un appareil qui serait utilisé dans un laboratoire où de nombreuses variables peuvent être contrôlées. Ces trois sujets réunis créent une synergie d’intérêts. »

L’étude a été menée en double aveugle, ce qui signifie que ni les participants ni les chercheurs ne savaient qui recevait de la kétamine ou un placebo pendant les séances. Trente participants masculins en bonne santé âgés de 18 à 55 ans ont été recrutés pour l’étude. Les chercheurs ont limité l’étude aux hommes afin de réduire la variabilité et de prévenir les risques potentiels de grossesse chez les femmes. Tous les participants ont été examinés pour détecter d’éventuels troubles psychiatriques, des antécédents de toxicomanie ou d’autres problèmes de santé graves afin de garantir un échantillon homogène.

Chaque participant a reçu deux perfusions – une de kétamine et une de placebo salin – à quatre semaines d’intervalle. Pendant que les participants recevaient les perfusions, les chercheurs ont utilisé un système EEG portable à 16 canaux pour mesurer leur activité cérébrale. Les données EEG ont été recueillies dans deux conditions : un état de repos avec les yeux fermés et une tâche auditive bizarre, une méthode courante pour étudier la façon dont le cerveau réagit aux stimuli répétitifs ou inattendus.

La tâche auditive bizarre consistait à écouter une série de sons. La plupart de ces sons étaient identiques (sons « standards »), mais il arrivait qu’un son « déviant » soit émis. Les chercheurs voulaient voir si la kétamine affectait la façon dont le cerveau traitait ces stimuli prévisibles ou inattendus.

En plus des enregistrements EEG, les participants ont rempli des questionnaires avant et après les perfusions pour évaluer les expériences subjectives, telles que les sentiments de dissociation, de déréalisation (un sentiment de détachement de l’environnement) et les changements de conscience.

Les chercheurs ont constaté que la kétamine augmentait la redondance de l’activité cérébrale, en particulier dans la bande de fréquence alpha (8-12 Hz) au repos. La redondance fait référence à des informations répétitives dans les signaux cérébraux, ce qui suggère que sous l’effet de la kétamine, certaines régions du cerveau envoyaient des informations similaires à plusieurs autres régions. Cet effet était plus prononcé lorsque les participants se reposaient les yeux fermés, un état souvent lié à une altération de la conscience et à une dissociation.

L’augmentation de la redondance étaye l’idée selon laquelle la kétamine réduit le contrôle « descendant » – la façon dont les régions cérébrales d’ordre supérieur gouvernent les processus sensoriels d’ordre inférieur. Ce changement de contrôle pourrait expliquer les expériences dissociatives rapportées par les participants, où le traitement sensoriel normal est perturbé, ce qui conduit à un sentiment de détachement de la réalité.

Lorsque les participants étaient engagés dans la tâche d’audition bizarre, la kétamine a continué d’influencer la dynamique cérébrale, mais de manière plus nuancée. Le médicament a augmenté la redondance principalement pour les sons « standards » prévisibles, mais pas pour les sons « déviants » inattendus. Cela suggère que la kétamine peut modifier la façon dont le cerveau traite les informations familières et prévisibles plus que les stimuli surprenants ou nouveaux. En d’autres termes, le cerveau sous kétamine semble amplifier les réponses à ce qu’il attend, plutôt qu’à ce qu’il n’attend pas.

« Découvrir que l’exécution d’une tâche réduisait les effets de la kétamine sur l’activité cérébrale est surprenant, car cela suggère que les tâches cognitives pourraient aider à atténuer leurs effets, de la même manière que les exercices de mise à la terre », a déclaré Herzog à PsyPost. « De plus, trouver des effets importants avec un EEG portable était inattendu, car ces appareils ont un faible rapport signal/bruit. »

Il est intéressant de noter que l’étude a révélé que les changements dans la dynamique cérébrale pendant l’administration de kétamine étaient associés à des sentiments subjectifs de déréalisation. Plus précisément, une augmentation de la redondance dans la bande de fréquence thêta (4-8 Hz) était corrélée à des rapports plus élevés de déréalisation, reliant davantage le traitement altéré de l’information par le cerveau sous kétamine aux expériences dissociatives.

Herzog a souligné les trois principaux points à retenir de l’étude : « 1) La kétamine induit une activité cérébrale plus redondante, ce qui signifie que le même signal est répété dans le cerveau. 2) L’exécution d’une tâche pendant les effets de la kétamine réduit son impact sur l’activité cérébrale. 3) Sur un plan plus pratique, les appareils EEG portables, qui peuvent être utilisés à domicile, peuvent suivre les changements d’état de conscience. »

Comme pour toute recherche, il existe cependant certaines limites. Le système EEG portable utilisé dans cette étude ne comportait que 16 canaux, ce qui est un nombre inférieur à celui des configurations EEG plus traditionnelles. Bien que cela soit suffisant pour capturer les schémas généraux de l’activité cérébrale, cela limite la résolution spatiale des données. L’EEG à haute densité ou d’autres techniques de neuroimagerie pourraient fournir des informations plus détaillées sur les régions cérébrales spécifiques impliquées dans les effets de la kétamine.

De plus, l’étude n’a porté que sur 30 participants, tous des hommes en bonne santé. Cela limite la généralisabilité des résultats, car les effets de la kétamine sur la fonction cérébrale pourraient différer chez les femmes ou chez les personnes atteintes de troubles psychiatriques, comme la dépression ou le syndrome de stress post-traumatique.

« Nos résultats ne peuvent être interprétés que dans le contexte de participants en bonne santé », a noté Herzog. « Les effets que nous avons constatés pourraient être totalement différents dans une population souffrant de troubles mentaux, de sorte que nos conclusions ne peuvent pas être utilisées, pour l’instant, pour comprendre l’effet thérapeutique de la kétamine sur des troubles mentaux tels que la dépression ou le syndrome de stress post-traumatique. »

« Je collabore actuellement avec une équipe qui travaille sur la kétamine comme traitement contre la dépression. Notre expérience n’a porté que sur des participants en bonne santé, mais pour comprendre le rôle thérapeutique de la kétamine, nous devons travailler avec une population qui a effectivement reçu un diagnostic de maladie mentale. »

L’étude, «Interactions cérébrales d’ordre élevé dans la kétamine au repos et pendant la tâche : une étude croisée en double aveugle utilisant l’EEG portable sur des participants masculins», a été rédigé par Rubén Herzog, Florentine Marie Barbey, Md Nurul Islam, Laura Rueda-Delgado, Hugh Nolan, Pavel Prado, Marina Krylova, Igor Izyurov, Nooshin Javaheripour, Lena Vera Danyeli, Zümrüt Duygu Sen, Martin Walter, Patricio O’ Donnell, Derek L. Buhl, Brian Murphy et Agustin Ibanez.