Neurophysiologie : circuits neuronaux
Circuits oscillants et oscillations neuronales
Rythme bêta (β)

La fréquence des oscillations bêta est comprise entre 13 et 30 Hz.

Leur amplitude, leur distribution cérébrale et leur organisation temporelle varient selon les structures nerveuses et les états physiologiques.

Les oscillations bêta sont associées à la régulation des états sensorimoteurs, mais interviennent également dans certains processus cognitifs.

Mécanismes de génération des activités rythmiques

Les oscillations bêta résultent de l'activité coordonnée de différents réseaux neuronaux, en particulier des circuits corticaux et des circuits associant le cortex, les ganglions de la base et le thalamus.

1. Les mécanismes corticaux reposent sur les propriétés électrophysiologiques des neurones et leurs interactions synaptiques au sein des réseaux corticaux.

Les interactions entre populations excitatrices et inhibitrices peuvent contribuer à la génération et à la synchronisation des oscillations bêta.

2. Les circuits des ganglions de la base participent à l'organisation des activités bêta dans les réseaux sensorimoteurs ( connexions des ganglions de la base).

Les oscillations bêta sont observées dans plusieurs structures des ganglions de la base, en particulier le noyau subthalamique (STN) et le globus pallidus.

• Les interactions réciproques entre les réseaux corticaux et les circuits des ganglions de la base contribuent à la synchronisation et à la modulation de ces oscillations.
• Leur activité varie selon la préparation, l'exécution et le maintien des comportements moteurs.

3. La génération des oscillations bêta ne dépend pas d'un oscillateur neuronal unique, mais fait intervenir différents circuits dont la contribution varie selon les régions cérébrales et les conditions physiologiques.

Rythme bêta et fonctions physiologiques

Rythme bêta et mouvements

Les oscillations bêta sont associées à la préparation, à l'exécution et à l'arrêt des mouvements, ainsi qu'au maintien des états sensorimoteurs.

1. La puissance des oscillations bêta varie au cours des différentes phases du mouvement.

a. Dans les régions sensorimotrices, la puissance bêta diminue généralement avant et pendant l'exécution d'un mouvement ( désynchronisation ou ERD).

b. Après l'exécution du mouvement, une augmentation transitoire de la puissance bêta est fréquemment observée.

Ce phénomène est appelé rebond bêta post-mouvement (post-movement beta rebound, PMBR).

2. Les oscillations bêta sont également associées au maintien des états sensorimoteurs et à la régulation des changements d'activité motrice.

• Leur rôle ne se limite donc pas à l'activation ou à l'inhibition des mouvements.
• Leur puissance et leur synchronisation varient selon les activités motrices et les circuits neuronaux concernés.

Remarque : dans la maladie de Parkinson, une synchronisation bêta excessive ou prolongée est fréquemment observée dans les circuits des ganglions de la base.

• Elle est associée à certains troubles moteurs, en particulier la bradykinésie et la rigidité.
• Ces observations ne signifient cependant pas que toute activité bêta est pathologique.

Rythme bêta et cognition

Les oscillations bêta interviennent également dans différents processus cognitifs :

• l'attention,
• la mémoire de travail,
• le traitement des prédictions sensorielles.

Leurs fonctions dépendent des circuits impliqués et des conditions expérimentales, ce qui implique qu'aucune fonction cognitive unique ne peut être attribuée au rythme bêta.

Couplages du rythme bêta avec les autres oscillations neuronales

1. Les oscillations bêta peuvent présenter des couplages avec d'autres activités oscillatoires, selon différentes modalités.

• Dans le couplage phase-phase, les phases des oscillations bêta peuvent présenter des relations temporelles organisées avec celles d'autres rythmes neuronaux.
• Dans le couplage phase-amplitude, l'amplitude d'activités de fréquences plus élevées peut varier en fonction de la phase des oscillations bêta.

2. Ces couplages sont étudiés dans les circuits sensorimoteurs et les ganglions de la base.

Ils peuvent participer à l'organisation temporelle des activités neuronales, mais leur signification fonctionnelle dépend des réseaux et des conditions physiologiques ou pathologiques.

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