Rythme gamma : définition, mesure et pistes de recherche

Le rythme gamma, ou oscillation gamma, est une modulation rythmique rapide de l’activité cérébrale, généralement située entre 30 et 120 à 150 hertz selon les définitions utilisées par les études. [1] Il s’agit d’un phénomène électrophysiologique observé dans différentes régions du cerveau, et non du nom d’une maladie ou d’un symptôme ressenti par la personne. [1] Son rôle exact reste imparfaitement compris, même si des travaux l’associent à la perception, à l’attention, à la mémoire et à la transmission de l’information entre réseaux cérébraux. [1]

À quoi correspond une oscillation gamma dans le cerveau ?

Les oscillations gamma sont produites par l’activité coordonnée de circuits neuronaux, dans lesquels les interactions entre neurones excitateurs et neurones inhibiteurs jouent un rôle important. [1] Des interneurones inhibiteurs à décharge rapide, notamment ceux exprimant la parvalbumine, participent à leur génération. [1] Plusieurs générateurs peuvent coexister dans une même région cérébrale, avec des fréquences, des localisations et des mécanismes différents. [1] Les oscillations gamma ont notamment été observées dans les régions visuelles, auditives, motrices et frontopariétales, ainsi que dans l’hippocampe, l’amygdale, le thalamus et le cervelet. [1]

Des fonctions telles que la discrimination des signaux, l’attention ou les échanges entre l’hippocampe et le cortex ont été proposées pour expliquer leur utilité. [1] Ces fonctions restent toutefois discutées, car les mécanismes et le rôle du gamma ne sont pas encore entièrement élucidés et peuvent varier selon les espèces et les circuits étudiés. [1]

Activité dans la bande gamma et oscillation gamma : quelle différence ?

Une activité mesurée dans la bande de fréquences gamma n’est pas nécessairement une véritable oscillation gamma. [1] Le terme « activité gamma » peut désigner tout signal dont la signature spectrale se situe dans cette bande, même si ce signal n’est pas périodique. [1] Une oscillation gamma correspond plus précisément à une modulation périodique, habituellement limitée à une zone relativement étroite de la bande gamma. [1] Cette distinction aide notamment à éviter de confondre une oscillation cérébrale avec certains signaux parasites, comme ceux qui peuvent accompagner de petits mouvements des yeux lors d’un enregistrement électroencéphalographique. [1]

Oscillations entraînées, induites ou spontanées

Une oscillation gamma est dite entraînée lorsqu’elle suit un stimulus périodique extérieur, par exemple une stimulation lumineuse rythmée. [1] Une oscillation induite est produite par les circuits cérébraux en réponse à un stimulus qui n’impose pas directement la même fréquence. [1] Une oscillation spontanée apparaît en l’absence de stimulation extérieure identifiable. [1] La revue regroupe les oscillations induites et spontanées sous le terme d’oscillations endogènes, car elles nécessitent un mécanisme interne capable de les générer. [1]

Comment le rythme gamma est-il étudié ?

Le rythme gamma est étudié à partir de signaux cérébraux, notamment par des analyses de leur fréquence et de leur évolution au cours du temps. [1] Il se présente souvent sous forme de brèves bouffées limitées dans le temps et dans une plage de fréquences, plutôt que comme une activité continue et stable. [1] Une analyse limitée au spectre de puissance peut donc ne pas révéler ces bouffées, en particulier lorsqu’elles surviennent à des moments ou à des fréquences variables. [1] Les représentations temps-fréquence permettent de mieux visualiser leur apparition, mais la localisation précise d’un événement gamma simultanément dans le temps et en fréquence reste techniquement difficile. [1] L’interprétation doit également tenir compte de la possibilité qu’une électrode enregistre plusieurs sources locales ou distantes dont les signaux se mélangent. [1]

Le rythme gamma peut-il servir à traiter la maladie d’Alzheimer ?

Une piste de recherche appelée GENUS cherche à entraîner des oscillations cérébrales à 40 hertz au moyen de stimulations sensorielles périodiques, notamment lumineuses ou sonores. [1] Des expériences sur des modèles animaux de maladie d’Alzheimer ont rapporté des effets sur les dépôts amyloïdes, la protéine tau ou certaines performances, mais une étude animale a au contraire observé une augmentation des dépôts amyloïdes après une autre forme de stimulation des interneurones. [1] Chez l’être humain, de petites études pilotes de stimulation lumineuse ou sonore ont principalement étudié la tolérance, l’adhésion au dispositif et différents marqueurs cérébraux ou biologiques. [1] Les événements indésirables rapportés dans ces études pilotes étaient surtout légers, mais ces données ne suffisent pas à établir l’efficacité thérapeutique de la méthode. [1] En particulier, la diminution de la charge amyloïde observée dans plusieurs modèles murins n’a pas été clairement établie chez l’être humain. [1] La stimulation gamma à 40 hertz doit donc être comprise comme une voie de recherche en cours, et non comme la démonstration qu’une modification du rythme gamma permet de traiter ou d’inverser la maladie d’Alzheimer. [1]