Les ondes delta et le sommeil profond
Nous pouvons donc affirmer avec certitude qu’un sujet est effectivement endormi quand a eu lieu la transition du stade 1 au stade 2 du sommeil. L’encéphalogramme montre alors une activité base de fréquence thêta et le surgissement épisodique de complexes K et d’épingles du sommeil. Mais il ne s’agit là, d’un point de vue subjectif, que d’un sommeil superficiel. En d’autres un sujet peut s’éveiller relativement aisément d’un sommeil stade 2, car, bien que les barrières du cerveau aient été baissées, elles ne l’ont pas été complètement. Dix à quinze minutes environ après l’apparition des complexes K et des épingles se manifeste une nouvelle sorte d’onde cérébrale : l’onde delta. Elle est lente, d’un voltage plus élevé que les ondes alpha et thêta, et elle annonce l’apparition du sommeil profond. Les ondes delta apparaissent particulièrement hautes et proéminentes par opposition à la faible amplitude des ondes thêta qui en constituent l’arrière-plan, et elles n’occupent initialement qu’une partie de l’encéphalogramme, accompagnées ici ou là d’ondes thêta. Quelques minutes après, les ondes thêta vont disparaître complètement, et l’enregistrement électrique ne révélera plus que des ondes delta. À ce stade, appelé stade 4, le sommeil est très profond, le relâchement musculaire est complet, les rythmes cardiaque et respiratoire sont lents et réguliers. Au stade 4, il est extrêmement difficile de détecter des épingles et des complexes K. Les ondes delta sont si hautes et dominent tellement le diagramme qu’elles masquent toute autre activité électrique. Si l’on ne dérange pas le dormeur, le stade 4 va durer entre trente et quarante minutes ; ce n’est qu’ensuite que les ondes thêta, les épingles du sommeil et les complexes K vont réapparaître. C’est alors — quand le sommeil profond a été remplacé de nouveau par le sommeil superficiel — que survient un nouveau changement dans l’activité électrique du cerveau. Ce changement est demeuré caché aux yeux des chercheurs pendant plus de vingt ans, et quand il fut découvert en 1953 par Nathaniel Kleitman et Eugene Aserinsky, il provoqua une véritable révolution dans l’étude du sommeil.