Au début des années 1900, on pensait que notre cerveau s'éteignait simplement pendant le sommeil et cessait toute activité. Cependant, cette idée a été remise en question par la découverte du sommeil paradoxal. Même si nous n'en sommes pas conscients, notre cerveau effectue un travail important pendant la nuit.
Cycle du sommeil, freepik.com
Quels sont les stades du sommeil en psychologie ?
Nous passons par plusieurs cycles de sommeil au cours d'une nuit de sommeil typique. Chaque cycle dure de 90 à 110 minutes et se compose de quatre stades de sommeil différents. Nous connaissons généralement 4 à 5 cycles de sommeil au cours d'un sommeil typique de huit heures. Chaque stade se caractérise par une activité cérébrale spécifique sous forme d'ondes distinguées par un EEG (électroencéphalogramme) et a sa propre fonction.
On distingue deux types de stades de sommeil : le sommeil non paradoxal (NREM) et le sommeil paradoxal.
Les différents stades du sommeil
Dans un cycle typique, les trois premiers stades du sommeil sont des stades de sommeil non paradoxal. Au fur et à mesure que nous traversons ces stades et que nous approchons du sommeil paradoxal, notre sommeil devient de plus en plus profond.
Le sommeil non paradoxal se caractérise par l'absence de mouvements oculaires rapides et des rêves moins vifs. Pendant les stades non REM, le corps est détendu mais pas paralysé, le rythme cardiaque et la respiration ralentissent, et le cerveau présente une activité thêta ou delta.
Stade 1 (N₁)
Le premier stade du sommeil marque la transition entre le sommeil et l'état de veille et dure généralement jusqu'à 10 minutes. Lorsque nous entrons dans le premier stade, nous pouvons ressentir de l'endormissement et de la somnolence, mais notre sommeil est relativement léger. Une personne qui se réveille pendant ce stade peut ne pas se rendre compte qu'elle s'est endormie.
À ce stade, les neurones commencent à se déclencher de façon plus synchronisée et l'activité du cerveau passe aux ondes thêta (4-8 HZ). Les muscles se détendent, la respiration et le rythme cardiaque ralentissent par rapport à l'état de veille.
Au cours du premier stade du sommeil, on observe fréquemment des secousses hypniques et des contractions musculaires soudaines, souvent accompagnées d'une sensation de chute.
Les changements dans l'activité cérébrale pendant le sommeil sont mesurés dans un laboratoire du sommeil à l'aide de l'électroencéphalographie (EEG). L'activité de ton cerveau lorsque tu es éveillé passe de l'activité alpha à l'activité bêta. L'activité alpha (8-12Hz) est caractéristique des périodes de repos, et l'activité bêta (13-30Hz) se produit pendant les périodes de concentration et d'attention plus intenses. Tu peux remarquer que l'activité cérébrale pendant le sommeil NREM ralentit par rapport à l'activité d'éveil.
Stade 2 (N₂) - Sommeil léger
Le stade 2 est un stade de sommeil léger, non paradoxal. Aucun mouvement oculaire rapide ne se produit à ce stade ; les muscles sont détendus, la température corporelle baisse et le rythme cardiaque continue de ralentir.
À ce stade, des formes d'ondes comme les complexes K et les fuseaux de sommeil se produisent. Il s'agit de changements rapides et brefs dans l'activité cérébrale.
Par exemple, les complexes K impliquent une chute brutale de l'activité suivie d'un pic positif plus important et d'un pic négatif, après quoi l'activité revient à la normale. Les fuseaux de sommeil sont des salves d'ondes de fréquence plus élevée.
Ce stade dure environ 20 minutes. Cependant, à chaque cycle de sommeil consécutif, ce stade a tendance à s'allonger et peut durer jusqu'à 60 minutes. Dans l'ensemble, on estime qu'il représente même la moitié de la durée totale du sommeil.
L'apparition de complexes K a été associée à la réduction de notre sensibilité à des stimuli non menaçants (par exemple, des bruits aléatoires) pendant le sommeil ; les complexes K et les fuseaux sont tous deux associés à la consolidation de la mémoire.
Stade 3 (N3) - Sommeil profond
Au troisième stade, le sommeil profond ou sommeil à ondes lentes se produit. La respiration et le rythme cardiaque sont au plus bas, et les muscles sont détendus. Ce stade est essentiel au maintien de la santé physique, car il est associé au renforcement du système immunitaire, à la régénération des cellules et à la croissance des muscles.
Aucun mouvement des yeux ne se produit à ce stade, et le cerveau peut se reposer car son taux métabolique baisse et son activité diminue. L'activité du cerveau se compose initialement de 30 à 50 pour cent d'ondes delta, qui sont plus lentes que 4 Hz. Avec le temps, la fraction d'activité des ondes delta augmente pour atteindre plus de 50 pour cent. Comme notre cerveau est au repos, il est difficile de se réveiller pendant cette phase. Au réveil, nous pouvons nous sentir groggy et désorientés.
En général, le sommeil profond dure de 20 à 40 minutes, mais sa durée varie en fonction du cycle de sommeil. Il est généralement le plus long pendant le premier cycle et se raccourcit au fur et à mesure que la nuit avance. Le sommeil profond peut même être complètement omis lors des derniers cycles, car le sommeil paradoxal et le sommeil de stade 2 s'allongent.
Tous les mammifères ont besoin de sommeil profond. Cependant, certains mammifères comme les dauphins ou les baleines peuvent dormir avec un seul hémisphère à la fois. Pendant la nuit, une moitié de leur cerveau tombe dans un sommeil profond tandis que l'autre reste éveillée afin qu'ils puissent surveiller l'environnement à la recherche de menaces.
Homme fatigué souhaitant dormir, freepik.com/pch.vector
Sommeil paradoxal (N4) - Stade le plus profond du sommeil
Une fois les stades non REM passés, nous passons au sommeil paradoxal.
Le sommeil paradoxal se caractérise par des mouvements oculaires rapides, une activité cérébrale électrique désynchronisée, une activation accrue du cerveau, une paralysie des muscles et des rêves très vifs.
Pendant le sommeil paradoxal, l'activité cérébrale se désynchronise. Ce phénomène est également caractéristique de l'activité cérébrale à l'état de veille. Certaines zones du cerveau peuvent créer des modèles d'activité thêta (3-10Hz), et d'autres produisent des ondes gamma à haute fréquence (40-60Hz). Cependant, l'activité thêta est généralement la plus répandue à ce stade.
L'activité métabolique du cerveau est généralement similaire, voire supérieure, à l'activité d'éveil. Comme le cerveau est très actif, tu peux ressentir une plus grande vigilance après le réveil pendant ce stade que pendant le sommeil à ondes lentes. Le sommeil paradoxal est aussi le moment où nous faisons des rêves vifs et immersifs. Nous sommes également plus susceptibles de nous en souvenir si nous nous réveillons pendant ce stade.
Le sommeilparadoxal est parfois appelésommeil paradoxal parce que l'activité du cerveau à ce stade ressemble davantage à l'activité d'éveil qu'à l'activité que nous observons pendant les autres stades du sommeil.
Le rythme cardiaque et la respiration deviennent plus irréguliers, et les yeux bougent rapidement. À l'exception des yeux, le corps est paralysé. Ce phénomène s'appelle l'atonie paradoxale et nous empêche de réaliser nos rêves pendant le sommeil. La température corporelle peut fluctuer car les mécanismes qui régulent la température de notre corps fonctionnent mal pendant le sommeil paradoxal.
Le sommeil paradoxal peut durer de 10 à 60 minutes. Lors des premiers cycles de sommeil, il est généralement plus court, et sa durée s'allonge à chaque cycle consécutif. Le sommeil paradoxal est associé à l'apprentissage et au développement du cerveau. On observe une durée plus longue du stade REM dans les cycles de sommeil pendant l'enfance et l'adolescence.
Les rêves peuvent également se produire pendant différents stades du sommeil, autres que le sommeil paradoxal. Cependant, le sommeil paradoxal se caractérise par des rêves vifs et immersifs par rapport à ceux que nous pourrions connaître pendant d'autres stades.
Différences entre le sommeil paradoxal et le sommeil lent
Le sommeil paradoxal et le sommeil lent peuvent parfois être confondus. Le sommeil paradoxal est considéré comme le stade le plus profond, plus profond que le sommeil profond. Ceci, compte tenu de l'activité cérébrale paradoxale pendant ce stade, peut être contre-intuitif. Le tableau ci-dessous compare les caractéristiques du sommeil paradoxal et du sommeil lent (également appelé sommeil profond).
| Sommeil paradoxal | Sommeil profond |
| La durée augmente avec chaque cycle de sommeil | La durée diminue à chaque cycle de sommeil |
| Les muscles sont paralysés, la respiration et le rythme cardiaque sont irréguliers. | Les muscles sont détendus, la respiration et le rythme cardiaque sont au plus bas. |
| Mouvements oculaires rapides | Pas de mouvements oculaires |
| Activité désynchronisée, caractérisée par des ondes thêta (4-8Hz), augmentation de l'activité métabolique. | Activité synchronisée, lente, ondes delta <4Hz, faible activité métabolique |
| Rêves complexes et vifs | Les rêves qui se produisent sont susceptibles de ressembler à tes souvenirs existants. |
| Important pour la santé physique, l'apprentissage et la consolidation de la mémoire | |
La séquence correcte des stades du sommeil
Le cycle du sommeil est un exemple de rythme ultradien, un rythme plus court qu'un rythme circadien (se répétant toutes les 24h) et qui se produit tout au long des 24 heures. Chaque cycle de sommeil suit une séquence similaire de stades ; le stade un est suivi du stade deux, puis du sommeil profond et du sommeil paradoxal. La séquence ne change pas. Cependant, au cours de la nuit, la durée des différents stades peut changer, et à la fin, le sommeil à ondes lentes peut ne pas se produire du tout.
Durée des stades de sommeil
En se basant sur les données de l'EEG, on peut estimer la durée moyenne de chaque stade du sommeil au cours d'un cycle de sommeil.
- L'étape 1 dure généralement jusqu'à 10 minutes.
- Le stade 2 dure de 20 à 60 minutes.
- Le stade 3 (sommeil lent) dure de 20 à 40 minutes.
- Le stade 4 (sommeil paradoxal) dure de 10 à 60 minutes.
À chaque cycle de sommeil consécutif, la durée des différents stades change. Au cours des premiers cycles, le sommeil à ondes lentes et le sommeil de stade 2 sont les plus longs. Au cours des cycles consécutifs, le sommeil de stade 2 et le sommeil paradoxal deviennent progressivement de plus en plus longs, tandis que la durée du sommeil à ondes lentes diminue.
Étapes du sommeil - Points clés
- Chaque cycle de sommeil dure de 90 à 110 minutes et se compose de quatre stades de sommeil distincts.
- Lesommeil non paradoxal se caractérise par l'absence de mouvements oculaires rapides et des rêves moins vifs. Pendant les stades non REM, le corps est détendu mais pas paralysé, le rythme cardiaque et la respiration ralentissent, et le cerveau présente une activité thêta ou delta.
- Lestade 1 dure jusqu'à 10 minutes et marque la transition entre l'éveil et le sommeil. L'activité du cerveau ralentit et le corps se détend.
- Le stade2 dure environ 20 minutes en début de cycle. À ce stade, les complexes K et les fuseaux de sommeil apparaissent.
- Le stade3, ou sommeil à ondes lentes, se caractérise par la diminution de l'activité métabolique du cerveau et des ondes delta plus lentes. Il dure environ 40 minutes au début, et sa durée diminue dans les cycles de sommeil ultérieurs. Il est important pour la santé physique (par exemple la fonction immunitaire) et la cognition (par exemple la consolidation de la mémoire).
- Lesommeil paradoxal est considéré comme le stade le plus profond du sommeil. À ce stade, l'activité métabolique du cerveau augmente, l'activité électrique se synchronise et nous pouvons faire l'expérience de rêves vifs et immersifs. Le corps est paralysé, à l'exception des yeux qui bougent rapidement. Le sommeil paradoxal est associé à la santé physique et à l'apprentissage.
- La séquence des st ades d'un cycle de sommeil ne change pas, mais la durée des différents stades change en fonction du cycle de sommeil.
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