Neurophysiologie : circuits neuronaux
Circuits oscillants et oscillations neuronales
Rythme delta (δ)

La fréquence des oscillations delta est comprise entre 0,5 et 4 Hz.

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

Mécanismes de génération des activités rythmiques

Les oscillations delta peuvent être produites par différents mécanismes neuronaux impliquant les réseaux corticaux et thalamocorticaux.

Les propriétés intrinsèques de certains neurones, leurs interactions synaptiques et l'organisation des circuits participent à la génération et à la synchronisation de ces activités rythmiques.

1. Les mécanismes corticaux reposent sur les interactions entre neurones excitateurs et inhibiteurs, ainsi que sur les propriétés intrinsèques des neurones corticaux.

Ces mécanismes peuvent produire des activités rythmiques lentes, dont l'organisation dépend de l'état fonctionnel des réseaux corticaux.

2. Les mécanismes thalamiques font intervenir les propriétés électrophysiologiques des neurones thalamocorticaux, en particulier certains courants ioniques qui favorisent l'apparition d'oscillations lentes lorsque ces neurones sont hyperpolarisés.

Les interactions thalamocorticales contribuent à la synchronisation et à la propagation des oscillations delta entre le thalamus et le cortex ( circuits thalamocorticaux).

3. Les connexions réciproques entre le thalamus et le cortex permettent de coordonner leurs activités rythmiques.

Ces mécanismes peuvent intervenir conjointement, mais leur contribution respective varie selon les structures cérébrales et les états physiologiques.

Rythme delta et fonctions physiologiques

Rythme delta et sommeil

Les oscillations delta constituent une composante caractéristique de l'activité électroencéphalographique du sommeil lent (SL).

1. Leur puissance augmente généralement pendant le sommeil lent profond (stade N3 chez l'humain).

Elles sont associées à l'organisation temporelle des activités neuronales pendant le sommeil, ainsi qu'à des mécanismes de régulation du sommeil et de plasticité synaptique.

2. Les oscillations delta doivent être distinguées des oscillations lentes corticales, généralement inférieures à 1 Hz, qui correspondent à l'alternance entre états d'activité (up states) et états de silence relatif (down states) des populations neuronales.

Rythme delta pendant la veille

Des activités oscillatoires dans la bande delta peuvent également être observées pendant la veille, dans différentes régions cérébrales.

1. Elles peuvent participer à l'organisation temporelle du traitement des informations sensorielles, en particulier lorsque les stimuli se répètent à intervalles réguliers ou présentent des variations lentes dans le temps.

• Par exemple, lors de l'écoute de la parole, les oscillations delta peuvent se synchroniser avec les variations lentes de l'enveloppe acoustique, correspondant aux changements d'intensité qui accompagnent le rythme des phrases et des groupes de mots.
• Cette synchronisation pourrait faciliter le découpage temporel et le traitement des informations auditives.

2. Les oscillations delta sont également associées à certains processus cognitifs, comme :

• l'attention,
• la mémoire.

3. Leurs fonctions dépendent des circuits neuronaux impliqués et des conditions physiologiques et ne peuvent donc pas être associées à une fonction cognitive unique.

Couplages du rythme delta avec les autres oscillations neuronales

1. Les oscillations delta peuvent se coupler avec des oscillations de fréquences plus élevées, selon différentes modalités.

• Dans le couplage phase-phase, les phases des oscillations delta et celles d'autres rythmes neuronaux présentent une relation temporelle stable.
• Dans le couplage phase-amplitude, l'amplitude des oscillations de fréquences plus élevées, comme les oscillations gamma, varie en fonction de la phase des oscillations delta.

2. Ces couplages peuvent contribuer à la coordination temporelle des activités neuronales, en particulier pendant le sommeil et certains traitements sensoriels et cognitifs.

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