On a study of conscious states by stereoelectroencephalography

Abstract

Une approche électrophysiologique par stéréoélectroencéphalographie (SEEG) des états conscients, trouve ses bases à la fois dans une conception théorique des états de conscience mais aussi dans ce qui a conduit à la genèse de cette technique électrophysiologique. Il est dans un premier temps question de l’étude de cette genèse. A cette analyse épistémologique fait suite un travail de développement technique de la SEEG. Des études états de conscience pathologiques ont émergé des signatures électrophysiologiques en termes de connectivité fonctionnelle dans les fréquences de 4 à 10Hz. Le travail présenté vise à étendre ces études au-delà de la pathologie. Il a été étudié des altérations physiologiques et réversibles de la conscience au cours du sommeil par SEEG. Ces signatures furent retrouvées avec trois niveaux de connectivité, l’un correspondant à l’éveil, un deuxième au sommeil lent profond dans ses périodes non compatibles avec le rêve, et un troisième au sommeil paradoxal, associé à un contenu onirique. Il fut par ailleurs observé une signature composite permettant de différencier de manière discrète les états conscients et non-conscient (connectivité élevée entre 2 et 5Hz et abaissée entre 8 et 20Hz). De manière à en déterminer la spécificité, il fut adjoint une modalité pharmacologique de la perte de conscience (anesthésie au propofol). Seule la connectivité dans les fréquences de 2 à 5Hz fut identifiée comme spécifique et indépendante de la modalité d’altération de la conscience. Ce résultat fut répliqué dans les altérations pathologiques de la conscience. Ce travail propose donc une nouvelle signature électrophysiologique des états de conscience.Studying consciousness by stereoelectroencephalography (SEEG) relies on a theoretical model of consciousness from a neurophysiological approach inseparable of the ideas in which SEEG takes its origins. We proceed to an epistemological analysis of these ideas prior to present some technical developments of SEEG.Based on studies of pathological alterations of consciousness, an electrophysiological signature of consciousness in terms of functional connectivity has been proposed in the 4 to 10Hz frequency band. The aim of this work is to extend this observations to a non-pathological and reversible alteration of consciousness. Through an SEEG analysis of sleep stages, three levels of functional connectivity have been identified in wakefulness, slow-wave sleep (with exclusion of the dreaming periods) and rapid-eyes movement sleep, this latest stage being highly associated to oneiric mental representation. Moreover, a composite signature has been identified as capable to differentiate the conscious stages from the non-conscious ones (high level of functional connectivity in the 2 to 5Hz range concomitant to a low level in the 8-20Hz range). To evaluate the specificity of these finding, a pharmacological modality of alteration of consciousness was added (propofol general anesthesia). Only the functional connectivity in the 2 to 5Hz frequency band was identified as being independent to the modality of consciousness. This finding was then replicated in a pathological alteration of consciousness. A new signature of consciousness in the 2 to 5Hz frequency band is thus hypothesized