Pourquoi utiliser l'EEG pour la recherche ?

Imaginez que vous ayez créé une courte vidéo et que vous souhaitiez savoir quelles parties de la vidéo les gens ont trouvées engageantes. En général, vous leur demanderiez simplement. Peut-être utiliseriez-vous un questionnaire. Mais la réponse la plus courante pourrait être « Je ne suis pas sûr exactement » ou « Je ne me souviens pas ». Mener des recherches sur la perception humaine en utilisant uniquement des mesures subjectives peut être semé d'incertitudes que la mesure des réponses neurophysiologiques peut proposer de surmonter. Les dispositifs EEG sont idéalement positionnés comme un outil facilement accessible et rentable qui peut améliorer les recherches liées à la perception humaine. En conséquence, cela devient rapidement un outil clé en psychologie, neuromarketing et BCI.

Qu'est-ce que l'EEG ?

L'électroencéphalographie (EEG) est la mesure de l'activité électrique suscitée par les cellules cérébrales, appelées neurones. C'est une méthode sûre et non invasive utilisant des électrodes placées sur le cuir chevelu. Les dispositifs EEG utilisés à cette fin peuvent varier d'appareils commerciaux à canal unique à des systèmes médicaux à 256 canaux. Vous pouvez lire plus de détails sur ce qu'est l'EEG et différents dispositifs EEG ici.

Quels sont les avantages de l'EEG ?

Résolution temporelle élevée

En raison de sa haute résolution temporelle, l'EEG est capable d'indexer les processus pré-conscients.

La principale force de l'EEG par rapport à d'autres méthodes de neuroimagerie est sa résolution temporelle, c'est-à-dire la capacité de mesurer des réponses cérébrales rapides à l'échelle des millisecondes. D'autres méthodes d'imagerie cérébrale telles que l'IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle), nécessitent une seconde ou plus après la présentation des stimuli d'intérêt. De plus, les tâches comportementales conçues pour éviter les incertitudes dans les réponses subjectives s'appuient généralement sur les temps de réaction et les réponses par pressions sur des boutons. Cela peut prendre jusqu'à une seconde, ce qui est très lent en considérant que le cerveau est capable de produire de nombreux processus neurophysiologiques complexes à l'échelle des millisecondes. Ainsi, grâce à sa haute résolution temporelle, l'EEG est capable d'indexer des processus pré-conscients qui autrement resteraient non reconnus avec de simples auto-évaluations et tâches basées sur des réponses.

Abordabilité et mobilité

Sciences du sport : Paxton Lynch subit le test de pression avec le casque EEG Emotiv Insight.

Les dispositifs EEG sont devenus rentables et sans fil, permettant aux chercheurs de mener des recherches sur le terrain, au lieu d'amener les participants dans le laboratoire. Bien que l'EEG et la MEG (magnetoencéphalographie) aient une haute résolution temporelle, l'EEG est l'outil de recherche le plus accessible en raison de son faible coût et de sa mobilité, ce qui permet d'étudier le comportement humain dans des environnements contrôlés ou naturels. Les méthodes de neuroimagerie alternatives (par exemple, MEG, IRM et PET) nécessitent des coûts d'entretien élevés et les participants doivent être amenés à l'hôpital ou au laboratoire pour mener ces études. En revanche, presque n'importe quel endroit peut être transformé en « laboratoire » EEG. (Voir l'examen de Park et al.1 sur la manière dont l'EEG mobile peut être utilisé pour améliorer les performances sportives sur le terrain)

Études en interne ou à distance

L'EEG ne doit pas nécessairement être basé en laboratoire avec un seul appareil. Grâce aux avancées des dispositifs EEG commerciaux abordables, les utilisateurs à domicile peuvent enregistrer l'EEG sur eux-mêmes. La plateforme EmotivLABS permet aux chercheurs de mener leurs expériences en ligne avec des casques EMOTIV, qui ont été validés par rapport à des dispositifs de recherche de qualité²ʹ³. Lisez à propos de notre étude EEG en ligne pilote ici ou d'un de nos partenariats où des utilisateurs EMOTIV ont participé à une étude à domicile pour évaluer un logiciel de présentation ici.

Que pouvons-nous mesurer avec l'EEG ?

Le plus souvent, les chercheurs utilisent soit les amplitudes de voltage à des moments d'intérêt après l'apparition d'un stimulus (c'est-à-dire les potentiels évoqués par des événements, ou PEE), soit la quantité d'oscillations (des ondes cérébrales) dans l'EEG par seconde (c'est-à-dire l'analyse temps-fréquence).

Ces deux domaines nous permettent de répondre à différentes questions de recherche liées au comportement. De plus, avec l'avancement des algorithmes d'apprentissage automatique sophistiqués, nous pouvons commencer à décoder les états mentaux en réponse aux stimuli d'intérêt. Par exemple, avec le développement d'algorithmes validés pour l'attention, nous pouvons désormais répondre facilement à des questions telles que « Quelle partie de ma vidéo a capté le plus d'attention ».

Précautions à considérer

Il est important de se rappeler que nous ne pouvons pas exactement lire les pensées avec l'EEG. Ainsi, les stimuli à comparer doivent idéalement être appariés sur tous les aspects sauf sur la variable d'intérêt elle-même. Ainsi, une tâche expérimentale bien conçue est la pierre angulaire d'une bonne recherche EEG. Deuxièmement, les dispositifs EEG peuvent capter des interférences provenant d'équipements électriques, et les EEG peuvent également être sensibles aux mouvements, ce qui peut introduire des artefacts indésirables dans l'enregistrement. Ainsi, les EEG bruts reflètent les réponses de tout le cerveau qui doivent être nettoyées et traitées avant que toute inférence puisse être faite liée à la perception des stimuli.

De plus, l'activité cérébrale à une seule électrode enregistre l'activité de tout le cerveau et son emplacement n'indique pas précisément la source de l'activité directement (par exemple, une activité accrue à une électrode frontale ne signifie pas que le lobe frontal a généré cette réponse). Des méthodes telles que la reconstruction de source⁴ de la réponse EEG peuvent être utilisées à cette fin pour déterminer la source au niveau du cuir chevelu. Pour déterminer des sources plus profondes avec plus de confiance, des méthodes de neuroimagerie telles que la MEG ou l'IRMf couplées à l'EEG pourraient être envisagées.

L'EEG dans la recherche actuelle

L'EEG est actuellement utilisé de multiples manières pour aider les chercheurs non seulement dans les domaines de la psychologie et de la médecine, mais aussi dans les interfaces cerveau-ordinateur, le neurofeedback et la compréhension du comportement des consommateurs dans des domaines tels que le neuromarketing.

Neurosciences médicales ou cliniques

L'EEG est principalement utilisé dans les domaines médicaux pour améliorer le diagnostic et le traitement. Par exemple, la plus commune utilisation de l'EEG est dans le diagnostic de l'épilepsie et la détection des crises⁵ et dans les études sur le sommeil pour détecter les anomalies du sommeil⁶. En psychiatrie et en neurosciences cliniques, l'EEG est actuellement utilisé pour identifier des marqueurs objectifs de troubles qui s'appuient autrement sur des évaluations cliniques subjectives. Des techniques telles que l'EEG quantitatif (qEEG) dans lesquelles la quantité d'oscillations est calculée et cartographiée sur le cuir chevelu sont utilisées pour caractériser les changements dans le cerveau causés par divers troubles psychiatriques⁷. L'apprentissage automatique appliqué à la classification des cerveaux sains contre les cerveaux désordonnés pave également la voie à des méthodes de diagnostic⁸ˈ⁹ plus objectives.

Neuromarketing

Certainement, comprendre le comportement des consommateurs est au cœur du neuromarketing. La plus courante utilisation de l'EEG dans ce domaine est de déterminer les aspects moins saillants et engageants des publicités¹⁰, des produits ou des services dans le but de les améliorer.

EMOTIV x Neuromarketing - L'avenir du comportement des consommateurs au laboratoire de luxe de L'Oréal.

Les oscillations de l'EEG sont également utilisées pour identifier s'il y a un rappel subconscient de marque/produit¹¹. D'autres utilisations incluent le neuropricing, où des tâches comportementales avec l'EEG sont utilisées pour trouver des stratégies de tarification optimales pour les produits¹².

EMOTIV x Neuromarketing - Comment le cerveau réagit à différentes suggestions de prix.

Recherche neuroscientifique générale

Ce type de recherche implique de comprendre comment le cerveau fonctionne (par exemple, comment notre cerveau traite des stimuli visuels ou auditifs) et comment différentes parties du cerveau communiquent entre elles. Cela implique également de comprendre la relation entre le cerveau et les troubles (par exemple, le trouble du spectre autistique ou la schizophrénie). Cela englobe plusieurs domaines qui incluent les domaines social, affectif, computationnel et cognitif.

Interfaces cerveau-ordinateur (BCI)

La recherche BCI vise à traduire des commandes mentales en une action externe, en intégrant l'EEG avec des dispositifs informatiques. Utiliser des commandes mentales pour taper un document Word, pour déplacer un fauteuil roulant, et même pour déplacer des membres prothétiques sont certains des développements actuels en BCI utilisés pour améliorer la qualité de vie des personnes handicapées¹³.

Interfaces cerveau-ordinateur (BCI) - Les créations époustouflantes de John, un garçon de 8 ans atteint de paralysie cérébrale, sur brainpaintbyjohn sur Instagram

Une autre révolution est dans l'industrie musicale où des musiciens/chanteurs utilisent leurs pensées pour créer de la musique (voir notre post connexe ici)

Interfaces cerveau-ordinateur (BCI) - Le casque EPOC d'EMOTIV & le synthétiseur iconique TONTO sont le parfait match.

Dans l'ensemble, l'utilisation de l'EEG offre la promesse de s'aventurer sous la compréhension de surface du comportement humain. Son coût-efficacité et sa grande accessibilité en font un outil utile dans plusieurs disciplines où des processus allant de l'amélioration des expériences utilisateur à l'avancement des thérapies peuvent être réalisés en descendant plus profondément que de simples auto-évaluations subjectives et en décodant le comportement humain objectivement avec l'utilisation de l'EEG.

Interfaces cerveau-ordinateur (BCI) - EMOTIV x Rodrigo Hubner Mendes, conduisant une voiture de F1 en utilisant des commandes mentales

Article par
Roshini Randeniya, Responsable de recherche, EMOTIV Research Pty. Ltd

Références

1. Park, J. L., Fairweather, M. M. & Donaldson, D. I. Plaidoyer pour la cognition mobile : EEG et performance sportive. Neurosci. Biobehav. Rev. 52, 117–130 (2015).

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