Électroencéphalographie

Casque à électrodes pour EEG.

L'électroencéphalographie(EEG) est une méthode d'exploration cérébralequi mesure l'activité électrique ducerveaupar desélectrodesplacées sur lecuir chevelusouvent représentée sous la forme d'untracéappeléélectroencéphalogramme.Comparable à l'électrocardiogrammequi permet d'étudier le fonctionnement ducœur,l'EEG est unexamenindolore etnon invasifqui renseigne sur l'activiténeurophysiologiquedu cerveau au cours du temps et en particulier ducortex cérébralsoit dans un butdiagnostiqueenneurologie,soit dans la recherche enneurosciences cognitives.Lesignal électriqueà l'origine de l'EEG est la résultante de la sommation despotentielspost-synaptiquessynchronesissus d'un grand nombre deneurones.On parle aussi d'électroencéphalographie intracrânienne(iEEG),sous-duraleoustéréotaxique(sEEG) pour désigner des mesures de l'activité électrique du cerveau effectuées à partir d'électrodes implantées sous la surface ducrâne,soit à la surface soit en profondeur du tissu cérébral.

Historique

Electroencéphalogramme

L’invention de l’électroencéphalographie est généralement attribuée auscientifiqueetmédecinbritanniqueRichard Catonen 1875.En 1920, le neurologue allemandHans Bergerfut le premier à amplifier le signal électrique de l’activité neuronale et à décrire les tracés en forme de vague. Il est également le premier à décrire le tracé des ondes alpha et bêta10. Aujourd’hui, on connaît 5 types d’ondes cérébrales: delta, thêta, alpha, bêta et gamma.C'estWilliam Grey Walterqui a découvert les rythmes delta dusommeilà ondes lentes et le rythme thêta présent dans lesommeil paradoxal.Les travaux de Hans Berger furent repris et complétés par le britanniqueEdgar Douglas Adrian,qui obtint en1932lePrix Nobel de physiologie.

Ce n’est que depuis 1950 que la technique de l’EEG est couramment utilisée dans le domaine scientifiqueet dans la quantification sur ordinateur parélectroencéphalographie quantitativeet enImagerie cérébraleélectrophysiologique. Elle offre une bonne résolution temporelle en plus d’être peu coûteuse et non invasive. Cependant, cette technique possède une faible résolution spatiale et produit un signal qui doit être amplifié. Elle est principalement utilisée pour des examens cliniques afin de détecter certains problèmes neuronaux liés à diverses pathologies et en neurosciences cognitives dans le but de mesurer l’activité cérébrale à la suite d'une tâche donnée.Mis à part une résolution spatiale limitée, une des limites de l’EEG est qu’elle représente l’agglomération de centaines de sources d’activités neuronales différentes. Il est difficile d’isoler les processus neurocognitifs individuels.

Principe de fonctionnement

Le premier EEG, enregistré parHans Berger,publié en1929.

Étant donné la faiblesse dusignal électriqueproduit par lesneurones,il est nécessaire d'amplifierlepotentiel électriquemesuré à la surface ducuir chevelu.Historiquement les courbes d'EEG étaient tracées sur des rouleaux de bandes de papier millimétré afin d'être relus ensuite par les médecins neurologues pour y déceler d'éventuels signes. Aujourd'hui, le signal est capté sans contactconverti numériquementet traité parordinateur.

Examen EEG

On enregistre un électroencéphalogramme standard chez un patient éveillé, en position allongée, détendu ou en position assise. On peut alors étudier l'influence de l'ouverture des yeux par rapport aux yeux fermés, de périodes d'hyperpnée,de lastimulation lumineuse intermittente.Sur un tracé EEG, il est possible d'identifier des activités électriques cérébralesrythmiques.Ces rythmes cérébraux sont classés selon leurfréquenceet permettent, par exemple, d'identifier ou de caractériser des états psychologiques enneurosciencesfondamentales, ou pathologiques, enneurologieclinique.

Phénomènes visibles en EEG

On observe deux phénomènes:

• le rythme alpha qui est fait d'ondes régulières de fréquence comprise entre 8 et 12Hzet d'amplitude comprise entre 25 et 100µV.Ce rythme est trouvé surtout dans les régions occipitales et un peu dans les zones antérieures;
• puis, on trouve des rythmes bêta, dits rapides, qui ont une fréquence de 13 à 30Hzmais d'amplitude réduite (de 5 à 15µV), dans les régions fronto-rolandiques;

et les trois paramètres modifiables:

• l'ouverture des yeux ne conserve que les rythmes rapides;
• l'hyperpnée est normalement peu active, mais, et surtout, si elle est énergiquement exécutée, elle peut ralentir le tracé et faire apparaître des bouffées d'ondes lentes bilatérales à prédominance antérieure sans signification pathologique précise, notamment si elles sont symétriques;
• la stimulation lumineuse intermittente provoque sur les aires visuelles, occipitales, des réponses de même fréquence, avec parfois des rythmes harmoniques ou sous-harmoniques.

Analyse interprétative de l'EEG et principales indications en pratique

Une seconde du signal EEG.

Les résultats d'un EEG, s'ils sont interprétés indépendamment du contexte clinique et des autres examens demandés, n'ont pas de valeur diagnostique intrinsèque. En effet, un tracé normal ne permet pas d'exclure la possibilité d'une épilepsie non détectée. En ce qui concerne l'épilepsie les tracés électroencéphalographiques mettent en évidence certaines figures graphiques tels que les pointes et les pointes ondes qui permettent de s'orienter vers un diagnostic d'épilepsie.L'EEG contribue aussi à apprécier le retentissement du traitement ou à mesurer les effets d'un réajustement thérapeutique.

L'épilepsie constitue sans aucun doute lapathologiela mieux et la plus étudiée par électroencéphalographie. Mais d'autres affections dusystème nerveux centralpeuvent nécessiter un électroencéphalogramme comme moyen d'investigation.

Outre l'épilepsie, l'EEG est indiqué dans:

• le diagnostic d'un état demort cérébrale(tracé nul);
• les troubles de laconscienceet de lavigilance(coma,confusion);
• lestroubles du sommeil;
• lesencéphalitesnécrosantes comme laméningoencéphalite herpétique;
• lamaladie de Creutzfeldt-Jakob;
• le suivi de l'enfant prématuré;
• les lésions cérébrales (hémorragie cérébrale…);
• le diagnostic dudélirium post-opératoire.

L'EEG permet de mesurer l'activité cérébrale avec une grandeprécisiontemporelle, milliseconde par milliseconde. Elle renseigne donc sur d'éventuelles altérations fonctionnelles dans la dynamique de l'activité neuroélectrique (ralentissement, activité EEG pathologique, organisation « critique » de l'activité…).

Par contre, lepotentiel électriquemesuré en EEG est très faible et trèsdiffuséce qui limite l'information spatiale fournie par l'examen EEG. Il est donc difficile de déterminer quelles sont les structures cérébrales d'où provient le signal EEG qu'il soit normal ou pathologique. Par conséquent, l'EEG est souvent utilisé conjointement avec d’autres techniques d'imagerie cérébrale(TEP,scanner,IRM).

En 2012, des chercheurs de l'université d'Oxfordont montré que l'on pouvait déceler des informations concrètes et personnelles chez une personne en la soumettant à un électroencéphalogramme en même temps qu'à des questions et en faisant défiler des images: l'activité cérébrale spécifique aux cas de reconnaissances d'informations personnelles permet de repérer ces dernières, avec un taux de réussite compris entre 15 % et 40 % au-dessus d'une méthode aléatoire.

Usage artistique de l'électro-encéphalographie

Grégory Chatonskya réalisé plusieurs œuvres utilisant l'électro-encéphalographie telles queSuspension de l'attention(2013),Head edit(2011) etEmotional State(2011).

Bastien Didier, fondateur de la start-upMentalistaa créé Mental Gardenune installation exposée à lacité des sciences et de l'industriequi propose de créer une fleur numérique à partir des ondes cérébrales générées par l'évocation d'un souvenir.

Articles connexes

• Biosignal
• Électroencéphalographie quantitative
• Électromyogramme
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• P300
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• Rythme cérébral
• Rythme delta
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• Sommeil