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Définition de l'EEG

EEG signifie « électroencéphalographie », un processus électrophysiologique permettant d'enregistrer l'activité électrique du cerveau. L'EEG mesure les changements de l'activité électrique produite par le cerveau. Les variations de tension proviennent du courant ionique à l'intérieur et entre certaines cellules cérébrales appelées neurones.

Qu'est-ce qu'un EEG ?

Un test EEG évalue l'activité électrique du cerveau. Les examens EEG sont réalisés en plaçant des capteurs EEG — de petits disques métalliques aussi appelés électrodes EEG — sur votre cuir chevelu. Ces électrodes captent et enregistrent l'activité électrique de votre cerveau. Les signaux EEG recueillis sont amplifiés, numérisés, puis envoyés vers un ordinateur ou un appareil mobile pour le stockage et le traitement des données.

L'analyse des données EEG est une méthode exceptionnelle pour étudier les processus cognitifs. Elle peut aider les médecins à établir un diagnostic médical, les chercheurs à comprendre les processus cérébraux à l'origine du comportement humain, et les individus à améliorer leur productivité et leur bien-être.

Comment fonctionne un EEG ?

Les milliards de cellules de votre cerveau produisent de très petits signaux électriques qui forment des motifs non linéaires appelés ondes cérébrales. Une machine EEG mesure l'activité électrique du cortex cérébral, la couche externe du cerveau, pendant un test EEG. Les capteurs EEG sont placés sur la tête d'un participant, puis les électrodes détectent sans intervention invasive les ondes cérébrales du sujet.

Les capteurs EEG peuvent enregistrer jusqu'à plusieurs milliers d'instantanés de l'activité électrique générée dans le cerveau en une seule seconde. Les ondes cérébrales enregistrées sont envoyées à des amplificateurs, puis à un ordinateur ou au cloud pour traiter les données. Les signaux amplifiés, qui ressemblent à des lignes ondulées, peuvent être enregistrés sur un ordinateur, un appareil mobile ou dans une base de données cloud.

Les logiciels de cloud computing sont considérés comme une innovation essentielle dans le traitement des données EEG, car ils permettent une analyse en temps réel des enregistrements à grande échelle — aux débuts de la mesure EEG, les ondes étaient simplement enregistrées sur du papier millimétré. Dans la recherche universitaire et commerciale, les systèmes EEG affichent généralement les données sous forme de série temporelle ou de flux continu de tensions.

Ondes EEG enregistrées sur papier millimétré

Ondes EEG enregistrées numériquement

Ondes EEG dans un logiciel moderne de visualisation du cerveau

Afin de cartographier l'activité électrique du cerveau, il est préférable d'obtenir des mesures EEG à partir de signaux provenant de nombreuses structures corticales différentes situées tout autour de la surface du cerveau.

Ondes EEG dans un graphique de série temporelle moderne de visualisation du cerveau

Types d'ondes cérébrales mesurés par l'EEG

Les électrodes d'un appareil EEG captent l'activité électrique exprimée à différentes fréquences EEG. À l'aide d'un algorithme appelé transformation de Fourier rapide (FFT), ces signaux EEG bruts peuvent être identifiés comme des ondes distinctes de fréquences différentes. La fréquence, qui désigne la vitesse des oscillations électriques, se mesure en cycles par seconde — un Hertz (Hz) est égal à un cycle par seconde. Les ondes cérébrales sont classées par fréquence en quatre grands types : bêta, alpha, thêta et delta.

Les paragraphes suivants présentent certaines des fonctions associées aux quatre principales fréquences cérébrales. Ces fonctions ont simplement été observées comme associées à différentes fréquences cérébrales — il n'existe pas de correspondance linéaire un-à-un entre une bande de fréquence et une fonction donnée du cerveau.

Ondes bêta (plage de fréquences de 14 Hz à environ 30 Hz)

Les ondes bêta sont surtout associées au fait d'être conscient ou dans un état éveillé, attentif et alerte. Les ondes bêta de faible amplitude sont associées à une concentration active, ou à un état d'esprit agité ou anxieux. Les ondes bêta sont également liées aux décisions motrices (suppression du mouvement et retour sensoriel du mouvement). Lorsqu'elles sont mesurées par un appareil EEG, les signaux sont souvent appelés ondes bêta EEG.

Ondes alpha (plage de fréquences de 7 Hz à 13 Hz)

Les ondes alpha sont souvent associées à un état d'esprit détendu, calme et lucide. On peut trouver des ondes alpha dans les régions occipitales et postérieures du cerveau. Les ondes alpha peuvent être induites en fermant les yeux et en se relaxant, et elles sont rarement présentes pendant des processus cognitifs intenses comme la réflexion, le calcul mental et la résolution de problèmes. Chez la plupart des adultes, les ondes alpha ont une fréquence comprise entre 9 et 11 Hz. Lorsqu'elles sont mesurées par un appareil EEG, elles sont souvent appelées ondes alpha EEG.

Ondes thêta (plage de fréquences de 4 Hz à 7 Hz)

L'activité cérébrale dans une plage de fréquences comprise entre 4 et 7 Hz est appelée activité thêta. Le rythme thêta détecté lors d'une mesure EEG se rencontre souvent chez les jeunes adultes, en particulier dans les régions temporales et pendant l'hyperventilation. Chez les personnes âgées, l'activité thêta d'une amplitude supérieure à environ 30 millivolts (mV) est observée moins souvent, sauf pendant la somnolence. Lorsqu'elles sont mesurées par un appareil EEG, elles sont souvent appelées ondes thêta EEG.

Ondes delta (plage de fréquences jusqu'à 4 Hz)

L'activité delta est principalement observée chez les nourrissons. Les ondes delta sont associées aux stades profonds du sommeil chez les sujets plus âgés. Les ondes delta ont été documentées en interictal (entre les crises) chez des patients présentant des crises d'absence, qui impliquent de brèves pertes soudaines d'attention.

Les ondes delta se caractérisent par une faible fréquence (environ 3 Hz) et une forte amplitude. Les rythmes delta peuvent être présents pendant l'éveil — ils réagissent à l'ouverture des yeux et peuvent également être amplifiés par l'hyperventilation. Lorsqu'elles sont mesurées par un appareil EEG, elles sont souvent appelées ondes delta EEG.

Utiliser les ondes EEG pour comprendre le fonctionnement du cerveau

Que montre un EEG ?

Votre cerveau absorbe et traite constamment des informations, même pendant que vous dormez. Toute cette activité génère des signaux électriques que les capteurs EEG captent. Cela permet de détecter les changements d'activité cérébrale, même lorsqu'il n'y a aucune réponse comportementale visible, comme un mouvement ou une expression faciale.

Un moniteur EEG mesure les variations d'électricité produites par votre cerveau, mais pas les pensées ni les émotions. Il n'envoie aucune électricité dans votre cerveau.

La détection de l'activité à travers les principaux cortex du cerveau est essentielle pour obtenir des données EEG de haute qualité. Les résultats peuvent servir d'indicateur pour évaluer les états émotionnels influencés par des stimuli externes.

Brève histoire de l'EEG

La recherche sur les phénomènes d'activité électrique dans le cerveau a été menée sur des animaux dès 1875, lorsque le médecin Richard Caton a publié ses résultats d'expériences sur des lapins et des singes dans le British Medical Journal.

En 1890, Adolf Beck a placé des électrodes directement sur la surface du cerveau d'un chien et d'un lapin pour tester la stimulation sensorielle. Son observation d'une activité électrique cérébrale fluctuante a conduit à la découverte des ondes cérébrales et a fait de l'EEG un domaine scientifique.

Le physiologiste et psychiatre allemand Hans Berger est crédité de l'enregistrement des premières ondes cérébrales EEG humaines en 1924. Berger a inventé l'électroencéphalogramme, un appareil qui enregistre les signaux EEG. Dans son livre « Les origines de l'EEG », l'auteur David Millet a décrit cette invention comme « l'un des développements les plus surprenants, remarquables et marquants de l'histoire de la neurologie clinique ».

Le premier enregistrement EEG humain a été obtenu par Hans Berger en 1924. Le signal supérieur est l'EEG et le signal inférieur est un signal de synchronisation à 10 Hz.

Hans Berger, la première personne à enregistrer les ondes cérébrales EEG chez l'humain.

Le domaine de l'électroencéphalographie clinique a commencé en 1935. Il est issu des recherches des neuroscientifiques Frederic Gibbs, Hallowell Davis et William Lennox sur les pointes épileptiformes, les pointes-ondes interictales et les trois cycles des crises cliniques d'absence en EEG. Gibbs et le scientifique Herbert Jasper ont conclu que les pointes interictales constituent une signature distincte de l'épilepsie. Le premier laboratoire EEG a ouvert au Massachusetts General Hospital en 1936.

En 1947, l'American EEG Society, aujourd'hui connue sous le nom de The American Clinical Neurophysiology Society, a été fondée et le premier Congrès international de l'EEG a eu lieu.

Dans les années 1950, William Grey Walter a développé la topographie EEG, un complément à l'EEG, qui a permis de cartographier l'activité électrique à travers la surface du cerveau. Cela a été populaire dans les années 1980, mais n'a jamais été adopté par la neurologie grand public.

Stevo Bozinovski, Liljana Bozinovska et Mihail Sestakov ont été les premiers scientifiques à réussir à contrôler un objet physique à l'aide d'une machine EEG en 1988. En 2011, l'EEG est entré sur le marché grand public lorsque les entrepreneurs technologiques Tan Le et le Dr Geoff Mackellar ont lancé la société Emotiv.

Les technologies EEG telles que les casques et les bonnets sont des composants du BCI (interface cerveau-ordinateur). Le BCI est également appelé HMI (interface homme-machine), MMI (interface esprit-machine), BMI (interface cerveau-machine) et DNI (interface neuronale directe) — le DNI peut décoder les signaux du cerveau et d'autres parties du système neural. Le BCI vise à suivre les performances cognitives et à contrôler des objets virtuels et physiques grâce à l'apprentissage automatique de commandes mentales entraînées.

En 2017, le pilote quadriplégique Rodrigo Hübner Mendes est devenu la première personne au monde à conduire une voiture de Formule 1 en utilisant uniquement ses ondes cérébrales, grâce à un casque EEG Emotiv.

À quoi sert l'EEG ?

Performance et bien-être

Les athlètes, les biohackers et tout consommateur intéressé peuvent utiliser l'EEG pour « suivre » leur activité cérébrale de la même manière qu'ils pourraient suivre le nombre de pas qu'ils effectuent dans une journée. L'EEG peut mesurer des fonctions cognitives — comme l'attention et la distraction, le stress et la charge cognitive (la capacité totale du cerveau à consacrer à l'activité mentale imposée à la mémoire de travail à un moment donné). Ces résultats peuvent révéler des informations précieuses sur la façon dont le cerveau réagit aux événements de la vie quotidienne. Les données EEG fournissent un retour d'information pouvant être utilisé pour concevoir des stratégies scientifiquement fondées afin de réduire le stress, améliorer la concentration ou renforcer la méditation.

Recherche consommateurs

Les données EEG peuvent être un puissant outil de recherche pour les insights consommateurs. Les réponses cérébrales offrent un retour d'information consommateur sans précédent — l'EEG étant utilisé pour mesurer l'écart entre ce à quoi les consommateurs prêtent réellement attention et ce qu'ils déclarent aimer ou remarquer. Combiner l'EEG avec d'autres capteurs biométriques comme le suivi oculaire, l'analyse des expressions faciales et les mesures du rythme cardiaque peut fournir aux entreprises une compréhension complète du comportement des clients. L'utilisation de neurotechnologies comme l'EEG pour étudier les réactions des consommateurs est appelée neuromarketing.

Santé

Parce que les tests EEG montrent l'activité cérébrale lors d'une procédure contrôlée, les résultats peuvent contenir des informations utilisées pour diagnostiquer divers troubles cérébraux. Les données EEG anormales sont affichées par des ondes cérébrales irrégulières. Des données EEG anormales peuvent indiquer des signes de dysfonctionnement cérébral, un traumatisme crânien, des troubles du sommeil, des problèmes de mémoire, des tumeurs cérébrales, un accident vasculaire cérébral, une démence, des troubles convulsifs comme l'épilepsie et diverses autres affections. Selon le diagnostic visé, les médecins associent parfois l'EEG à des tests cognitifs, à la surveillance de l'activité cérébrale et à des techniques de neuroimagerie

Diagnostic des crises

Les tests EEG sont souvent recommandés aux patients présentant une activité épileptique. Dans ces cas, les médecins peuvent réaliser un EEG ambulatoire. Un EEG ambulatoire enregistre en continu jusqu'à 72 heures, alors qu'un EEG traditionnel dure 1 à 2 heures. Le patient est autorisé à se déplacer chez lui en portant un casque EEG. Prolonger l'enregistrement augmente la probabilité de capturer une activité cérébrale anormale. Pour cette raison, les EEG ambulatoires sont souvent utilisés pour diagnostiquer l'épilepsie (épilepsie EEG), les troubles convulsifs ou les troubles du sommeil.

Étude du sommeil pour les troubles du sommeil

Une étude du sommeil par EEG ou test de « polysomnographie » mesure l'activité corporelle en plus de réaliser un scan du cerveau. Un technologue EEG surveille la fréquence cardiaque, la respiration et le taux d'oxygène dans votre sang pendant une procédure de nuit. La polysomnographie est principalement utilisée dans la recherche médicale et comme test diagnostique pour les troubles du sommeil.

Neuroscience quantitative

Comme l'EEG mesure l'activité électrique de la couche externe du cerveau (le cortex cérébral), il peut capter les ondes cérébrales depuis votre cuir chevelu. En combinant les tests cérébraux EEG avec des données provenant d'autres techniques de surveillance cérébrale, les chercheurs peuvent obtenir de nouvelles informations sur les interactions complexes qui se déroulent dans notre cerveau — ainsi que dans notre corps.

C'est exactement ce que la quantification de l'électroencéphalographie (qEEG) vise à accomplir. L'EEG quantitatif enregistre vos ondes cérébrales tout comme un EEG traditionnel. À l'aide de l'apprentissage automatique, le qEEG compare vos ondes cérébrales à celles d'individus du même sexe et de la même tranche d'âge, mais ne présentant pas de dysfonctionnement cérébral. Le processus qEEG crée une « carte » de votre cerveau grâce à cette comparaison quantitative. Ce processus est courant dans la sous-discipline des neurosciences appelée neurosciences computationnelles.

Le placement des électrodes EEG est une étape essentielle à la réussite du qEEG. Les placements traditionnels des dérivations EEG suivent le système 10-20, une norme reconnue internationalement pour l'application des électrodes fixées sur votre cuir chevelu. « 10-20 » fait référence à la distance entre les dérivations EEG, correspondant à 10 % ou 20 % de la distance totale du crâne.

Le nombre d'électrodes sur un appareil peut varier — certains systèmes d'enregistrement EEG peuvent en comporter jusqu'à 256. Les enregistrements qEEG utilisent un bonnet de 19 capteurs pour recueillir des données des 19 zones de votre cuir chevelu. Comme les dérivations EEG amplifient les signaux provenant de l'endroit où elles sont placées, l'obtention de cartographies cérébrales qEEG permet d'identifier au niveau du cerveau la cause du dysfonctionnement observé au niveau comportemental et/ou cognitif.

Recherche académique

Les résultats EEG anormaux ne sont pas la seule information précieuse issue d'un test EEG. De nombreux chercheurs utilisent un EEG normal dans leurs travaux, y compris une étude marquante de 1957 sur l'activité cérébrale pendant le sommeil paradoxal.

Comme présenté dans la section sur les types d'ondes cérébrales mesurés par l'EEG, l'étude des enregistrements EEG révèle une gamme de fréquences contenues dans les signaux cérébraux. Ces fréquences reflètent différents états attentionnels et cognitifs. Par exemple, des chercheurs ont surveillé l'activité de la bande gamma (souvent associée à l'attention consciente) en étudiant les réponses neurologiques pendant la méditation (méditation EEG).

L'activité de la bande gamma est associée au pic de performance mentale ou physique. Des expériences où un sujet portant un appareil EEG pratique une méditation profonde ont conduit à des théories selon lesquelles les ondes gamma sont associées à des expériences conscientes ou à des états mentaux transcendantaux. Cependant, il n'existe pas de consensus parmi les chercheurs universitaires sur les fonctions cognitives auxquelles l'activité de la bande gamma est associée.

Les chercheurs ont besoin d'un moyen de traiter et de gérer toute la richesse des données cérébrales qu'ils collectent — et même de les partager avec différentes institutions. La « neuroinformatique » est le domaine de recherche qui fournit des outils de calcul et des modèles mathématiques pour les données en neurosciences. La neuroinformatique vise à créer des technologies pour l'organisation des bases de données, le partage des données et la modélisation des données. Elle concerne une grande diversité de données, car les « neurosciences » sont définies de manière large comme l'étude scientifique du système nerveux. L'une des sous-disciplines des neurosciences comprend la psychologie cognitive, qui utilise des méthodes de neuroimagerie telles que l'EEG pour analyser quelles parties du cerveau et du système nerveux sous-tendent quels processus cognitifs.

Recherche marketing : utiliser des casques EEG pour comprendre l'état émotionnel et cognitif

Processus de test EEG

Préparation à une procédure EEG

Les sections suivantes sur la surveillance EEG, l'interprétation et les résultats incluent des informations destinées aux personnes qui subissent des tests EEG dans un contexte de soins de santé. La meilleure façon de se préparer à un test est toujours de demander aux personnes qui le réalisent des instructions de préparation précises. Les instructions de préparation peuvent varier selon le cas d'utilisation — par exemple, les enregistrements EEG pour la recherche consommateur, la recherche académique ou la performance et le bien-être peuvent nécessiter que les sujets soient actifs plutôt qu'allongés.

Des entreprises comme Emotiv ont été pionnières dans les avancées de la technologie EEG, rendant la réalisation, le traitement et l'interprétation des tests plus rapides et plus pratiques. Les casques EEG mobiles et sans fil d'Emotiv peuvent être installés en moins de cinq minutes, et ils permettent au participant de se déplacer librement au lieu de le confiner à un centre de test.

Avant un test EEG, informez le professionnel qui réalise le test — qu'il s'agisse d'un médecin, d'un employeur ou d'un chercheur — de tout médicament régulier que vous prenez. Il est recommandé de vous laver les cheveux la veille au soir et de les laisser sans produit. Évitez de boire ou de consommer de la caféine au moins 8 heures avant le test. Si vous devez dormir pendant la procédure EEG, il pourra vous être demandé de limiter votre sommeil la veille afin que votre cerveau puisse se détendre correctement pendant le test.

Surveillance EEG

Vous ne ressentirez aucune douleur ni gêne pendant une procédure EEG. Lors d'une procédure EEG clinique, vous serez allongé sur un lit ou dans un fauteuil inclinable et invité à fermer les yeux. Un technicien EEG mesure votre tête et marque l'endroit où appliquer les dérivations.

Lorsque le test commence, les électrodes enregistrent vos ondes cérébrales et envoient l'activité à un appareil d'enregistrement. La machine EEG convertit ensuite les données en un motif d'ondes pour interprétation. Une fois l'enregistrement terminé, le technicien retirera les électrodes de votre cuir chevelu.

Les tests EEG de routine dans les contextes scientifiques ou cliniques prennent 30 à 60 minutes à réaliser, dont environ 20 minutes de configuration initiale. Les tests EEG réalisés pour la recherche consommateur, la performance individuelle et la recherche en milieu professionnel peuvent être plus courts ou plus longs selon les objectifs du test. Les casques EEG sans fil d'Emotiv permettent une configuration plus rapide pour ces cas d'utilisation (moins de cinq minutes).

Aucun temps de récupération ne devrait être nécessaire après une procédure. Si vous avez pris un médicament qui provoque de la somnolence afin de dormir pendant le test, l'administrateur du test peut recommander d'attendre sur place jusqu'à ce que les effets se dissipent ou de prévoir quelqu'un pour vous raccompagner chez vous.

Les effets secondaires du test EEG sont rares. Les électrodes ne produisent aucune sensation ; elles se contentent d'enregistrer l'activité cérébrale. Les personnes atteintes d'épilepsie peuvent faire une crise en réponse à des stimuli tels que des lumières clignotantes pendant la procédure. Une crise pendant un test EEG n'est pas quelque chose à craindre — elle peut au contraire aider les médecins à diagnostiquer le type d'épilepsie et à adapter le traitement en conséquence.

Interprétation de l'EEG et résultats de la procédure

Si un test EEG vous a été recommandé pour des raisons cliniques, vos résultats seront interprétés par un médecin spécialisé dans le système nerveux. Le neurologue étudiera l'enregistrement pour repérer les schémas cérébraux normaux et anormaux. Les schémas d'ondes cérébrales sont très reconnaissables par les caractéristiques de leurs formes d'onde. Par exemple, un motif de suppression en salves, souvent observé chez des patients dans des états cérébraux inactifs comme le coma ou l'anesthésie générale, montre de brèves pointes (la salve) alternant avec des périodes d'aplatissement (la suppression).

Les différents types d'épilepsie sont caractérisés par des motifs EEG distincts. Un motif pointe-onde — un motif EEG généralisé et symétrique — est souvent observé lors d'une crise d'absence, où une personne subit une brève perte de conscience. Une crise focale partielle, dans laquelle l'activité épileptique n'affecte qu'une seule zone du cerveau, est caractérisée par un motif de rythme rapide à faible tension qui apparaît dans le canal de données EEG associé à cette zone.

Le neurologue renvoie ensuite la mesure EEG au médecin qui a demandé le test. Votre médecin peut fixer un rendez-vous pour examiner les images EEG et discuter des résultats avec vous. Selon votre état, il peut vous être recommandé un service appelé neurofeedback EEG ou biofeedback en suivi. Par exemple, les personnes qui cherchent à renforcer des schémas d'ondes cérébrales associés à la concentration peuvent suivre une thérapie de l'ADHD par neurofeedback.

La thérapie par biofeedback aide les sujets à contrôler des processus corporels involontaires. Un sujet présentant, par exemple, une tension artérielle élevée, peut voir ses mesures corporelles sur un moniteur recevant des données d'électrodes placées sur sa peau. Le suivi de cette activité aide à enseigner des exercices de relaxation et mentaux pouvant atténuer les symptômes.

De même, le neurofeedback repose sur l'EEG pour entraîner le cerveau à mieux fonctionner. Pendant cet entraînement, le patient est connecté à une machine EEG et observe son activité cérébrale en action. Cela ressemble souvent à un type de jeu vidéo dans lequel le patient « joue » avec son cerveau pour contrôler son activité cérébrale. Le patient essaie d'améliorer les fréquences cérébrales associées à un dysfonctionnement cérébral, de la même manière qu'un athlète travaille un muscle faible. Le neurofeedback EEG est souvent recommandé pour des affections telles que l'épilepsie, le trouble bipolaire, l'ADHD et l'autisme. Bien qu'il puisse aider ces troubles, il ne peut pas les guérir.

Différents types d'appareils EEG

Les machines EEG se présentent sous la forme de plusieurs appareils EEG portables différents. La distinction principale se situe entre les appareils EEG cliniques (utilisés dans un cadre de soins de santé et de recherche scientifique) et les appareils EEG grand public (utilisés pour la recherche consommateur, la recherche académique et la performance et le bien-être). Avec les appareils cliniques, les participants ne peuvent pas bouger lorsqu'ils portent l'appareil, et les données doivent être collectées dans un environnement contrôlé et blindé afin d'éviter de déformer le signal. Les appareils EEG grand public comme les casques sans fil d'Emotiv permettent aux utilisateurs de surveiller l'activité cérébrale n'importe où.

Les différences entre les types d'appareils EEG portables sont nécessaires pour répondre aux besoins des professionnels qui utilisent les systèmes EEG et aux contextes dans lesquels les données sont collectées. Par exemple, les neurologues et les neuroscientifiques ont souvent besoin d'une densité de capteurs plus élevée pour effectuer leur analyse des données qu'un chercheur en consommation. En plus du placement des électrodes EEG, il existe quelques autres différences notables entre les systèmes EEG à prendre en compte.

Bonnets EEG VS. casques EEG

Quelle est la différence entre un bonnet EEG et un casque EEG ? La principale différence entre ces deux types les plus courants d'appareils EEG portables réside dans le nombre d'électrodes. Les casques comportent généralement de 5 à 20 électrodes. Les bonnets peuvent accueillir davantage de capteurs, car ils offrent une surface plus grande pour le placement des électrodes. Les bonnets EEG, comme le Emotiv EPOC FLEX, offrent des capteurs mobiles pour un positionnement flexible. La configuration des capteurs dans les casques Emotiv INSIGHT et Epoc X est fixe.

EPOC Flex

Capteurs Gel ou saline

EPOC+ et EPOC X

Capteurs salins

Électrodes EEG humides VS. sèches

Les appareils EEG utilisent principalement des électrodes humides ou sèches. Il existe une forme d'électrodes récemment développée appelée « électrodes tatouage », qui sont des électrodes imprimées appliquées comme un tatouage temporaire. Les électrodes humides permettent une meilleure précision des données puisqu'elles utilisent un gel adhésif pour un meilleur contact avec le cuir chevelu. Les électrodes humides sont principalement utilisées dans des contextes cliniques et de recherche. Les électrodes sèches ne nécessitent pas de gel adhésif. Les appareils EEG dotés d'électrodes sèches sont souvent utilisés dans la recherche consommateur EEG, car ils permettent une installation plus rapide. Les chercheurs comparent continuellement les avantages et les inconvénients des électrodes EEG humides et sèches.

Appareils EEG filaires VS. sans fil

Aux débuts de l'EEG, les patients devaient être reliés à la machine EEG dans un contexte clinique. Aujourd'hui, des tests EEG sans fil sont possibles, car les signaux EEG peuvent être numérisés et envoyés vers l'appareil d'enregistrement, comme un smartphone, un ordinateur ou le cloud. Les tests peuvent être effectués dans une variété d'environnements à l'aide d'EEG portables. Vous pouvez réaliser une expérience où les sujets portent des casques EEG sans fil et marchent dans un parc, et le mouvement de votre sujet ne sera limité que par la portée de transmission des données. Si vous devez contrôler l'environnement du test pour administrer des stimuli tels que des lumières clignotantes, vous pouvez opter pour un contexte clinique — auquel cas, il n'y a aucune limitation à l'utilisation d'une machine EEG filaire.

Casques EEG filaires

Connexion par câble

Casque EEG sans fil Emotiv

Technologie sans fil Bluetooth

Mesure EEG vs. autres techniques de mesure du cerveau

L'avantage de la mesure EEG est qu'il s'agit de la mesure de l'activité cérébrale la moins invasive dont nous disposons, et qu'elle fournit beaucoup d'informations quantitatives lors des processus cognitifs pertinents. Parmi les autres méthodes d'étude du fonctionnement cérébral, on trouve :

• Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)

• Magnétoencéphalographie (MEG)

• Spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (NMR ou MRS)

• Électrocorticographie

• Tomodensitométrie par émission monophotonique (SPECT)

• Tomodensitométrie par émission de positons (PET)

• Spectroscopie proche infrarouge (NIRS)

• Signal optique lié à un événement (EROS)

Avantages de l'EEG

Malgré une sensibilité spatiale relativement faible de l'EEG, il présente plusieurs avantages par rapport à certaines des techniques d'imagerie cérébrale et de recherche sur le cerveau mentionnées précédemment :

• L'EEG a une résolution temporelle très élevée par rapport à l'IRMf. Il peut capter les réactions rapides du cerveau qui se produisent à l'échelle de la milliseconde, ce qui lui permet de synchroniser avec précision ce qui se passe dans le cerveau et dans l'environnement. L'EEG est enregistré à des fréquences d'échantillonnage comprises entre 250 et 2000 Hz dans les contextes cliniques et de recherche. Les systèmes de collecte de données EEG plus modernes peuvent enregistrer à des fréquences d'échantillonnage supérieures à 20 000 Hz si nécessaire.

• Coûts matériels et coût total de possession (TCO) nettement inférieurs.

• Les données EEG sont collectées de manière non invasive, contrairement à l'électrocorticographie, qui nécessite une neurochirurgie pour placer les électrodes directement sur la surface du cerveau.

• Les capteurs EEG mobiles peuvent être utilisés dans davantage d'endroits que l'IRMf, le SPECT, le PET, la MRS ou la MEG, car ces techniques reposent sur des équipements lourds, coûteux et immobiles.

• L'EEG est silencieux, ce qui permet d'étudier les réponses à des stimuli auditifs.

• Par rapport à l'IRMf et à l'IRM, il n'y a aucun danger physique autour d'une machine EEG. L'IRMf et l'IRM sont de puissants aimants qui interdisent l'utilisation chez les patients portant du matériel métallique comme des pacemakers.

• L'IRMf, le PET, la MRS et le SPECT peuvent aggraver la claustrophobie, ce qui peut fausser les résultats du test. L'EEG n'induit pas de claustrophobie, car les sujets ne sont pas confinés dans un petit espace.

• Les examens EEG grand public permettent davantage de mouvements du sujet pendant le test, contrairement à la plupart des autres techniques de neuroimagerie.

• L'EEG n'implique pas d'exposition à des radioligands, contrairement à la tomographie par émission de positons, ni à des champs magnétiques de haut niveau comme l'IRM ou l'IRMf.

• L'EEG n'implique pas d'exposition à des champs magnétiques de forte intensité (>1 tesla).

• Comparé aux méthodes de tests comportementaux, l'EEG peut détecter un traitement covert (traitement qui ne nécessite pas de réponse). Cette technologie est également utilisée chez des sujets incapables d'apporter une réponse motrice.

• L'EEG présente une faible barrière d'entrée pour un usage grand public, ce qui en fait un outil puissant pour suivre et enregistrer l'activité cérébrale lors de différentes activités de la vie quotidienne, offrant un nombre d'applications pratiquement illimité.

• L'analyse du sommeil par EEG peut indiquer des aspects importants du calendrier du développement cérébral, notamment l'évaluation de la maturation cérébrale des adolescents.

• On comprend mieux exactement quel signal est mesuré avec l'EEG, par rapport à l'imagerie BOLD (Blood-oxygen-level-dependent) utilisée en IRMf.

Jeux EEG

La technologie EEG a été adaptée au monde du jeu vidéo à des fins médicales et de divertissement. Des entreprises utilisent l'EEG pour offrir des moyens d'interagir avec les jeux vidéo en VR, AR et BCI. Les machines EEG détectent le signal et les algorithmes du logiciel interprètent vos ondes cérébrales pour contrôler votre avatar à l'écran.

Le casque EPOC d'Emotiv est la première interface cerveau-ordinateur (BCI) haute fidélité capable de surveiller et d'interpréter les pensées et les émotions conscientes et inconscientes. Le BCI peut détecter les ondes cérébrales complexes de 30 expressions, émotions et actions différentes. Cette détection est réalisée grâce à l'apprentissage automatique. Les algorithmes d'apprentissage automatique ont été entraînés à reconnaître les schémas cérébraux qui apparaissent lorsque le participant traite les différentes expressions, émotions et actions.

Lorsque les algorithmes détectent une onde cérébrale EEG dans leur ensemble de données, le BCI peut associer le motif à une commande physique ou numérique. Par exemple, penser à un mot déclencheur comme « pousse ! » fera pousser à votre avatar un objet hors de son chemin.

TechCrunch TV : appareils contrôlés par l'esprit et plus encore grâce à l'EEG

Cas d'utilisation de l'EEG

Il existe de nombreuses applications modernes de la mesure EEG. Parmi les cas d'utilisation notables de l'EEG, on trouve :

• Neurosciences

• Programmes d'éducation cérébrale

• Neuromarketing

• Études du sommeil

• Interface cerveau-ordinateur (BCI)

• Performance cognitive

• Auto-quantification

• États émotionnels

• Thérapie de l'ADHD

• Troubles neurologiques

• Entraînement des ondes cérébrales

• Thérapie cognitivo-comportementale

• Neuroinformatique

• Jeux par ondes cérébrales

• Complément AR et VR

• Dysphagie et démence

• Rééducation post-AVC

• Tests de mémoire de travail (N-back)

Remarque : il s'agit simplement d'informations générales sur l'EEG. Les produits Emotiv sont destinés uniquement à des applications de recherche et à un usage personnel. Nos produits ne sont pas vendus comme dispositifs médicaux tels que définis dans la directive européenne 93/42/CEE. Nos produits ne sont pas conçus ni destinés à être utilisés pour le diagnostic ou le traitement de maladies.