Origine biochimique des ondes cérébrales alpha, bêta, thêta et delta

christophe andre
10 oct.
3 min de lecture

Depuis quelque temps, j’expérimente différents dispositifs basés ou non sur les ondes pulsées, comme le tapis KOANNA ou le générateur de fréquences SYNTHEALTH. Après avoir pu en vérifier l’efficacité, j’ai voulu comprendre l’origine biologique des ondes cérébrales : alpha, bêta, thêta et delta.

Dans cet article, je vous propose un résumé accessible mais rigoureux des bases scientifiques expliquant comment le cerveau génère ces ondes, grâce aux neurotransmetteurs, aux ions et aux mécanismes électrochimiques qui sous-tendent l’activité neuronale.

⚙️ Une onde cérébrale, c’est quoi exactement ?

Les ondes cérébrales sont des oscillations électriques synchronisées générées par des réseaux de neurones. Ces oscillations proviennent du mouvement d’ions chargés (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻) à travers les membranes neuronales.

🔬 Principe physique : toute charge en mouvement génère une onde électromagnétique. Ainsi, les courants ioniques neuronaux forment un champ électrique collectif visible à l’EEG.

Chaque type d’onde cérébrale reflète un état mental ou physiologique spécifique, et dépend de mécanismes biochimiques bien identifiés.

🌿 Ondes alpha (8–13 Hz) : relaxation, calme éveillé

État associé : veille détendue, yeux fermés
Zones : cortex occipital et pariétal
Neurotransmetteurs :
- GABA : inhibition rythmique via le thalamus
- Sérotonine (5-HT) : stabilisation du calme
- Acétylcholine (↓) : son retrait permet l’émergence des α
Ions impliqués : Cl⁻, K⁺, Ca²⁺

💡 Mécanisme : les interneurones GABAergiques du thalamus imposent une inhibition rythmique (~10 Hz). Ce flux synchrone de Cl⁻ et K⁺, associé à une excitation périodique (Ca²⁺, Na⁺), crée un courant électrique oscillant visible en alpha.

⚡ Ondes bêta (13–30 Hz) : concentration, vigilance

État associé : attention soutenue, activité mentale
Zones : cortex frontal et sensorimoteur
Neurotransmetteurs :
- Glutamate : excitation
- GABA : inhibition phasique
- Dopamine : modulation préfrontale
- Noradrénaline & ACh : éveil, engagement cognitif
Ions impliqués : Na⁺, K⁺, Cl⁻, Ca²⁺

💡 Mécanisme : les boucles fronto-striatales et thalamo-corticales génèrent une activité rythmée à moyenne fréquence. L’alternance des potentiels d’action (Na⁺/K⁺) et des inhibitions GABA (Cl⁻) produit une onde cérébrale autour de 20 Hz.

🧘 Ondes thêta (4–8 Hz) : mémoire, introspection

État associé : méditation, apprentissage, sommeil léger
Zones : hippocampe, cortex frontal médian
Neurotransmetteurs :
- Acétylcholine (muscarinique) : excitation lente
- GABA : rythmique via le septum médian
- Dopamine (D1) : attention soutenue
Ions impliqués : Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻

💡 Mécanisme : le septum médian impose une cadence GABAergique aux interneurones de l’hippocampe. Associé à un tonus ACh élevé, ce rythme de décharge (~6 Hz) forme l’onde thêta, grâce à l'oscillation synchrone des ions à travers les réseaux cortico-hippocampiques.

💤 Ondes delta (0,5–4 Hz) : sommeil profond, récupération

État associé : sommeil N3, coma, hypométabolisme
Zones : cortex frontal, thalamus
Neurotransmetteurs :
- GABA (GABA<sub>B</sub>) : inhibition prolongée
- Adénosine : favorise le sommeil lent
- ACh, DA, NA : quasi absents durant ces phases
Ions impliqués : Ca²⁺ (canaux T), K⁺, Cl⁻, Na⁺

💡 Mécanisme : durant le sommeil profond, l’activité des neurones alterne entre états silencieux ("down") et bouffées d’activité ("up"). Cette alternance est gouvernée par l'inhibition GABAergique et le rebond calcique thalamique. Le courant oscillant formé par Ca²⁺, Na⁺ et K⁺ est à l’origine de l’onde delta.

📌 Résumé visuel

Onde	État mental	Neurotransmetteurs principaux	Ions clés
Alpha	Relaxation, repos	GABA, 5-HT, ↓ACh	Cl⁻, K⁺, Ca²⁺
Bêta	Concentration	Glu, GABA, DA, NA, ACh	Na⁺, K⁺, Cl⁻, Ca²⁺
Thêta	Mémoire, méditation	GABA, ACh, DA	Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻
Delta	Sommeil profond	GABA<sub>B</sub>, Adénosine, ↓ACh	Ca²⁺, K⁺, Cl⁻, Na⁺