De nouvelles recherches indiquent que les oiseaux peuvent faire des rêves, potentiellement de vol, pendant leur sommeil. Des scientifiques ont mené une étude à l’aide d’IRMf et de vidéos sur des pigeons endormis, observant des phases de sommeil similaires à celles des mammifères, notamment le sommeil paradoxal et le sommeil non paradoxal. Ils ont constaté que pendant le sommeil paradoxal, les régions du cerveau des oiseaux responsables du traitement visuel, en particulier celles liées au vol, étaient actives. En outre, l’amygdale, associée aux émotions, était également activée.
Les scientifiques ont découvert que les oiseaux peuvent faire des rêves, éventuellement de vol, semblables à ceux des humains pendant le sommeil paradoxal. L’étude a également mis en évidence des processus d’élimination des déchets dans le cerveau des oiseaux pendant le sommeil non paradoxal, qui sont perturbés pendant le sommeil paradoxal. Les recherches futures porteront sur le rôle du sommeil paradoxal dans l’élimination des déchets et sur le contenu des rêves des oiseaux.
Les oiseaux présentent des schémas de sommeil remarquablement similaires à ceux des humains et peuvent faire l’expérience du vol dans leurs rêves.
Les rêves sont considérés depuis longtemps comme une caractéristique du sommeil humain. Les dernières découvertes suggèrent cependant que les pigeons pourraient avoir des visions de vol lorsqu’ils dorment. Des chercheurs de l’université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, et de l’Institut Max Planck pour l’intelligence biologique ont étudié les schémas d’activation du cerveau de pigeons endormis, en utilisant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. L’étude a révélé que, comme chez les mammifères, la majeure partie du cerveau est très active pendant le sommeil paradoxal. Toutefois, cet état d’éveil pourrait avoir pour contrepartie une réduction de l’élimination des déchets du cerveau. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Nature Communications le 5 juin 2023.
Pendant le sommeil, notre cerveau est soumis à un ensemble complexe de processus pour nous permettre de nous réveiller en pleine forme. Chez l’homme, les différentes phases du sommeil, le sommeil paradoxal et le sommeil non paradoxal, sont associées à des changements distincts au niveau de la physiologie, de l’activité cérébrale et de la cognition. Par exemple, pendant le sommeil paradoxal, notre cerveau est très actif et nous faisons les rêves les plus vifs, les plus bizarres et les plus émouvants. Pendant le sommeil non paradoxal, le cerveau est métaboliquement moins actif et élimine les déchets en évacuant le liquide céphalo-rachidien à travers les ventricules cérébraux – les chambres interconnectées qui entourent les structures du cerveau – puis à travers le cerveau. Ce processus est censé aider l’organisme à éliminer les dépôts de protéines nocives dans le cerveau, comme ceux qui sont associés au développement de la maladie d’Alzheimer.
Les pigeons rêvent aussi pendant leur sommeil. Des chercheurs les ont observés en train de le faire. Crédit : © RUB, Marquard
Sommaire
Que se passe-t-il dans le cerveau d’un pigeon pendant le sommeil ?
La question de savoir si des processus similaires se produisent également chez les oiseaux est restée sans réponse jusqu’à présent. « Le dernier ancêtre évolutif commun des oiseaux et des mammifères remonte à environ 315 millions d’années, aux débuts des vertébrés terrestres », explique le professeur Onur Güntürkün, directeur du département de biopsychologie de l’université de la Ruhr à Bochum. « Pourtant, les schémas de sommeil des oiseaux sont remarquablement similaires à ceux des mammifères, y compris les phases de sommeil paradoxal et non paradoxal.
Pour découvrir ce qui se passe exactement lorsque les oiseaux dorment, les chercheurs ont utilisé des caméras vidéo infrarouges et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour observer et enregistrer les états de sommeil et d’éveil de 15 pigeons spécialement entraînés à dormir dans ces conditions expérimentales.
Les enregistrements vidéo ont permis de mettre en lumière les phases du sommeil chez les oiseaux. « Nous avons pu observer si un œil ou les deux étaient ouverts ou fermés, et suivre les mouvements des yeux et les changements de taille de la pupille à travers les paupières transparentes des pigeons pendant le sommeil », explique Mehdi Behroozi de l’équipe de Bochum. Simultanément, les enregistrements IRMf ont fourni des informations sur l’activation du cerveau et la circulation du liquide céphalo-rachidien dans les ventricules.
Onur Güntürkün, Mehdi Behroozi et Xavier Helluy de l’équipe de recherche de Bochum (de gauche à droite). Credot » © RUB, Marquard
Rêves de vol
« Pendant le sommeil paradoxal, nous avons observé une forte activité dans les régions du cerveau responsables du traitement visuel, y compris dans les zones qui analysent le mouvement de l’environnement d’un pigeon pendant le vol », explique Mehdi Behroozi. L’équipe a également observé une activité dans les zones qui traitent les signaux provenant du corps, en particulier des ailes. « Sur la base de ces observations, nous pensons que les oiseaux, tout comme les humains, rêvent pendant le sommeil paradoxal et qu’ils pourraient faire l’expérience du vol dans leurs rêves », ajoute Mehdi Behroozi.
En outre, les scientifiques ont remarqué l’activation d’une zone particulière du cerveau, l’amygdale, pendant ces phases. « Cela suggère que si les oiseaux vivent quelque chose de similaire à nos rêves humains, les rêves des pigeons pourraient également inclure des émotions », explique Gianina Ungurean du groupe sur le sommeil aviaire à l’Institut Max Planck pour l’intelligence biologique. Cette hypothèse est étayée par le fait que les pupilles des oiseaux se contractent rapidement pendant le sommeil paradoxal, comme elles le font pendant la parade nuptiale ou les comportements agressifs lorsqu’ils sont éveillés, ainsi que l’ont récemment démontré Gianina Ungurean et ses collègues.
Laver la poussière de la journée
Comme chez l’homme, le flux de liquide céphalo-rachidien dans les ventricules augmente pendant le sommeil non paradoxal chez les pigeons. Cependant, l’équipe a découvert pour la première fois, quel que soit l’animal, que le flux diminuait considérablement pendant le sommeil paradoxal. Nous pensons que l’afflux accru de sang dans le cerveau pendant le sommeil paradoxal, qui soutient l’activité cérébrale élevée, pourrait empêcher le liquide céphalo-rachidien de passer des ventricules au cerveau », explique Niels Rattenborg, chef du groupe « Sommeil aviaire ». « Cela suggère que le sommeil paradoxal et ses fonctions pourraient se faire au détriment de l’élimination des déchets du cerveau.
Cependant, les scientifiques envisagent également la possibilité que le sommeil paradoxal contribue à l’élimination des déchets de manière inattendue. « Au début du sommeil paradoxal, l’afflux de sang augmente le diamètre des vaisseaux. Cela pourrait forcer le liquide céphalo-rachidien qui a pénétré dans l’espace pendant le sommeil non paradoxal à s’écouler dans le tissu cérébral, et améliorer l’écoulement des fluides transportant les déchets », explique Gianina Ungurean.
Les chercheurs supposent que le processus de nettoyage du cerveau pendant le sommeil peut être particulièrement crucial pour les oiseaux. Leur cerveau ayant une plus grande densité de neurones que celui des mammifères, l’élimination des déchets pourrait nécessiter des cycles de rinçage plus efficaces ou plus fréquents. Comme les oiseaux connaissent des phases de sommeil paradoxal plus nombreuses et plus courtes que les mammifères, l’afflux fréquent de sang qui y est associé pourrait contribuer à maintenir leur cerveau dense exempt de déchets nocifs.
Racontez-nous vos rêves !
À l’avenir, l’équipe prévoit d’étudier le rôle potentiel du sommeil paradoxal dans l’élimination des déchets. En outre, elle réfléchit à des moyens de connaître le contenu du rêve d’un pigeon. « Nous espérons entraîner les oiseaux à dire s’ils ont vu quelque chose et ce qu’ils viennent de voir lorsqu’ils se réveillent d’un sommeil paradoxal. Ce serait une étape essentielle pour déterminer s’ils rêvent », explique Gianina Ungurean. Mais même sans une analyse détaillée des rêves, les nouvelles découvertes nous aident déjà à mieux comprendre le rôle du sommeil, chez les oiseaux comme chez les humains. Elles soulignent l’importance du sommeil pour le maintien d’un cerveau en bonne santé et la prévention du déclin cognitif, et elles impliquent également que le rêve a une très longue histoire.
Référence : « Wide-spread brain activation and reduced CSF flow during avian REM sleep » par Gianina Ungurean, Mehdi Behroozi, Leonard Böger, Xavier Helluy, Paul-Antoine Libourel, Onur Güntürkün et Niels C. Rattenborg, 5 juin 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-38669-1
L’étude a été menée par l’équipe de biopsychologie de Bochum ainsi que par des chercheurs de l’Institut Max Planck pour l’intelligence biologique, de l’Institut Max Planck pour la neurobiologie du comportement, du département de neurophysiologie de l’université de la Ruhr à Bochum et de l’université Claude Bernard à Lyon.
Le projet a été financé par la Société Max Planck et la Fondation allemande pour la recherche – projet n° 316803389 – SFB 1280, et AVIAN MIND, ERC-2020-ADG, LS5, GA n° 101021354.