Une équipe internationale de chercheurs, dont Sofya Kulikova, chercheuse principale à l'Université HSE de Perm, a découvert que la kétamine, étant un inhibiteur des récepteurs NMDA, augmente le bruit de fond du cerveau, provoquant une entropie plus élevée des signaux sensoriels entrants et perturbant leur transmission entre le thalamus et le cortex. Cette découverte peut contribuer à une meilleure compréhension des causes de la psychose dans la schizophrénie. Un article contenant les résultats de l'étude a été publié dans le European Journal of Neuroscience.
Les troubles du spectre schizophrénique affectent environ une personne sur 300 dans le monde. Les manifestations les plus courantes de ces troubles sont des troubles de la perception tels que des hallucinations, des délires et des psychoses.
Un médicament appelé kétamine peut induire un état mental similaire à la psychose chez les individus en bonne santé. La kétamine inhibe les récepteurs NMDA impliqués dans la transmission des signaux excitateurs dans le cerveau. Un déséquilibre de l'excitation et de l'inhibition dans le système nerveux central peut affecter la précision de la perception sensorielle.
Des changements similaires dans le fonctionnement des récepteurs NMDA sont actuellement considérés comme l'une des causes des problèmes de la perception dans la schizophrénie. Cependant, on ne sait toujours pas exactement comment ce processus se produit dans les régions cérébrales impliquées.
Pour enquêter, des neuroscientifiques de France, d'Autriche et de Russie ont étudié comment les cerveaux des rats de laboratoire sous kétamine traitent les signaux sensoriels. Les chercheurs ont examiné les oscillations bêta et gamma qui se produisent en réponse à des stimuli sensoriels dans le système thalamo-cortical du cerveau des rongeurs, un réseau neuronal reliant le cortex cérébral au thalamus responsable de la transmission des informations sensorielles des organes de perception au cerveau.
Les oscillations bêta sont des ondes cérébrales comprises entre 15 et 30 Hz, et les ondes gamma sont celles comprises entre 30 et 80 Hz. Ces fréquences sont considérées comme essentielles pour le codage et l'intégration des informations sensorielles.
Dans l' essai laboratoire, des rats ont été implantés avec des microélectrodes pour enregistrer l'activité électrique dans le thalamus et le cortex somatosensoriel, une région du cerveau responsable du traitement des informations sensorielles provenant du thalamus. Les chercheurs ont stimulé les moustaches des rats (vibrisses) et enregistré les réponses du cerveau avant et après l'administration de kétamine.
Une comparaison des deux ensembles de données a révélé que la kétamine augmentait la puissance des oscillations bêta et gamma dans le cortex et le thalamus même à l'état de repos avant qu'un stimulus ne soit présenté, tandis que l'amplitude des oscillations bêta/gamma dans les 200 à 700 ms post-stimulation était significativement plus faible sur tous les sites corticaux et thalamiques enregistrés après l'administration de kétamine.
Le laps de temps post-stimulation de 200 à 700 ms est suffisamment long pour coder, intégrer et percevoir le signal sensoriel entrant. La diminution observée de la puissance des oscillations induites par un stimulus sensoriel peut être associée à une perception altérée.
Les fréquences bêta et gamma pré-stimulus sur les enregistrements corticaux et thalamiques sont significativement plus élevées dans des conditions de kétamine (à droite) par rapport aux conditions salines (à gauche) d’après Yi Qin et al. Journal européen des neurosciences
L'analyse a également révélé qu'en inhibant les récepteurs NMDA, l'administration de kétamine ajoutait du bruit aux fréquences gamma dans la période post-stimulation de 200 à 700 ms dans un noyau thalamique et dans une couche du cortex somatosensoriel. On peut supposer que cette augmentation observée du bruit, c'est-à-dire une réduction du rapport signal sur bruit, indique également la capacité altérée des neurones à traiter les signaux sensoriels entrants.
Ces résultats suggèrent que la psychose peut être déclenchée par une augmentation du bruit de fond altérant la fonction des neurones thalamo-corticaux. Ceci, à son tour, pourrait être causé par un dysfonctionnement des récepteurs NMDA affectant l'équilibre de l'inhibition et de l'excitation dans le cerveau. Le bruit rend les signaux sensoriels moins définis ou prononcés. De plus, cela peut provoquer des explosions spontanées d'activité associées à une perception déformée de la réalité.
"Les altérations découvertes de l'activité électrique thalamique et corticale associées aux troubles du traitement de l'information sensorielle induits par la kétamine pourraient servir de biomarqueurs pour tester les médicaments antipsychotiques ou prédire l'évolution de la maladie chez les patients atteints de troubles du spectre psychotique.", - Sofya Kulikova PhD, chargé de recherche principal à l'Université HSE-Perm.
Référence : Qin Y, Mahdavi A, Bertschy M, Anderson PM, Kulikova S, Pinault D. La kétamine psychotomimétique perturbe le transfert des informations sensorielles tardives dans le réseau corticothalamique. Eur J Neurosci. 2022. doi : 10.1111/ejn.15845