Qu'est-ce que l'électroencéphalogramme? (EEG)
L' électroencéphalogramme (EEG) est un test utilisé pour enregistrer et évaluer l'activité bioélectrique du cerveau. Les potentiels électriques sont obtenus à travers des électrodes situées dans le cuir chevelu du patient.
Les enregistrements peuvent être imprimés sur un papier en mouvement à l'aide d'un électroencéphalographe ou visualisés sur un moniteur. L'activité électrique du cerveau peut être mesurée dans des conditions basales de repos, de veille ou de sommeil.
L'électroencéphalogramme est utilisé, entre autres, pour le diagnostic de l'épilepsie, des troubles du sommeil, des encéphalopathies, du coma et de la mort cérébrale. Il peut également être utilisé en recherche.
Il était auparavant utilisé pour détecter des troubles cérébraux focaux tels que des tumeurs ou des accidents vasculaires cérébraux. Actuellement, on utilise l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomodensitométrie (CT).
Bref historique de l'électroencéphalogramme
L’histoire de l’électroencéphalogramme commence en 1870 lorsque Fristsch et Hitzig, médecins de l’armée prussienne, enquêtent au cerveau militaire. Ceux-ci ont été découverts à la bataille de Sedan. Bientôt, ils réalisèrent qu'en stimulant certaines zones cérébrales avec un courant galvanique, des mouvements étaient générés dans le corps.
Cependant, c'est en 1875 que le médecin Richard Birmick Caton confirma que le cerveau produisait des courants électriques. C'était grâce à ses études avec des souris et des singes. Cela a ensuite permis au neurologue Ferrier d’expérimenter le "courant faradique", en situant les fonctions motrices dans le cerveau.
En 1913, Vladimir Pravdich-Neminsky fut le premier à effectuer ce qu'il a appelé un "électrocérébrogramme", en examinant le système nerveux d'un chien. Jusqu'à ce moment, toutes les observations ont été faites sur des cerveaux découverts, car il n'y avait aucune procédure d'élargissement atteignant l'intérieur du crâne.
En 1920, Hans Berger commença à expérimenter avec des humains et, neuf ans plus tard, il créa une méthode pour mesurer l'activité électrique du cerveau. Il a inventé le terme "électroencéphalogramme" pour caractériser l'enregistrement des fluctuations électriques du cerveau.
Ce neurologue allemand a découvert le "rythme de Berger". C'est-à-dire les "ondes alpha" actuelles, qui consistent en des oscillations électromagnétiques qui proviennent de l'activité électrique synchronique du thalamus.
Berger, malgré sa grande découverte, je ne peux pas avancer dans cette méthode en raison de ses connaissances techniques limitées.
En 1934, Adrian et Matthews, lors d'une démonstration à la Physiology Society (Cambridge), ont pu vérifier le "rythme de Berger". Ces auteurs ont avancé avec de meilleures techniques et ont démontré que le rythme régulier et large de 10 points par seconde ne venait pas de tout le cerveau, mais des zones visuelles d’association.
Par la suite, Frédéric Golla a confirmé que certaines maladies entraînaient une altération des oscillations rythmiques de l’activité cérébrale.
Cela a permis de grandes avancées dans l'étude de l'épilepsie, en prenant conscience de la difficulté de ce sujet et de la nécessité d'étudier le cerveau de manière intégrale. Fisher et Lowenback, en 1934, ont pu déterminer les pics épileptiformes.
Enfin, William Gray Walter, neurologue nord-américain expert en robotique, développa ses propres versions de l'électroencéphalogramme et apporta de nouvelles améliorations. Grâce à lui, il est maintenant possible de détecter différents types d'ondes cérébrales, des ondes alpha au delta.
Comment fonctionne un électroencéphalogramme?
Un électroencéphalogramme standard est un scanner non invasif et indolore qui consiste à attacher des électrodes au cuir chevelu avec un gel conducteur. Il possède un canal d’enregistrement qui mesure la différence de tension entre deux électrodes. Normalement, 16 à 24 dérivations sont utilisées.
Les paires d'électrodes sont combinées pour créer ce que l'on appelle un "montage", qui peut être bipolaire (transversal et longitudinal) et monopolaire (référentiel). L'assemblage bipolaire est utilisé pour enregistrer la différence de tension dans les zones d'activité cérébrale, tandis que le monopolaire compare une zone cérébrale active à une autre zone sans activité ou activité neutre.
La différence entre une zone active et la moyenne de toutes ou de certaines électrodes actives peut également être mesurée.
Des électrosphères invasives (à l'intérieur du cerveau) peuvent être utilisées pour étudier en détail des zones difficiles à atteindre, telles que la surface mésiale du lobe temporal.
De plus, il peut parfois être nécessaire d’insérer des électrodes près de la surface du cerveau pour détecter l’activité électrique du cortex cérébral. Les électrodes sont généralement situées au-dessous de la dure-mère (une des couches des méninges) à travers une incision dans le crâne.
Cette procédure s'appelle l'électrocorticographie. Elle est utilisée pour traiter l'épilepsie résistante et pour la recherche.
Il existe un système normalisé pour le placement des électrodes appelé "système 10-20". Cela implique que la distance entre les électrodes doit être de 10% ou 20% par rapport aux axes avant (d'avant en arrière) ou transversaux (d'un côté du cerveau à l'autre).
21 électrodes doivent être placées et chaque électrode sera connectée à une entrée d'un amplificateur différentiel. Les amplificateurs étendent la tension entre l’électrode active et l’électrode de référence entre 1000 et 100 000 fois.
À l'heure actuelle, le signal analogique est hors d'usage et des amplificateurs numériques sont utilisés. L'EEG numérique présente de grands avantages. Par exemple, cela facilite l'analyse et le stockage du signal. De plus, il permet de modifier des paramètres tels que les filtres, la sensibilité, la durée d'enregistrement et les assemblages.
Les signaux EEG peuvent être enregistrés avec du matériel open source tel que OpenBCI. D'autre part, le signal peut être traité par un logiciel libre tel que EEGLAB ou Neurophysiological Biomarker Toolbox.
Le signal électroencéphalographique est représenté par la différence de potentiel électrique (dpd) entre deux points de la surface crânienne. Chaque point est une électrode.
Les ondes cérébrales de l'électroencéphalogramme
Notre cerveau fonctionne grâce à des impulsions électriques qui traversent nos neurones. Ces impulsions peuvent être rythmiques ou non et sont appelées ondes cérébrales.
Le rythme consiste en une onde régulière, qui a la même morphologie et la même durée, et qui maintient sa propre fréquence.
Les ondes sont classées en fonction de leur fréquence, c'est-à-dire du nombre de répétitions d'ondes par seconde, et sont exprimées en hertz (Hz). Les fréquences ont une certaine distribution topographique et une certaine réactivité. La plupart des signaux cérébraux observés dans le cuir chevelu se situent entre 1 et 30 Hz.
D'autre part, l'amplitude est également mesurée. Ceci est déterminé par la comparaison de la distance entre la ligne de base et le pic de la vague. La morphologie de la vague peut être aiguë, en pointe, en complexes pointe-vague et / ou vague-vague aiguë.
Dans l'électroencéphalogramme, 4 bandes passantes principales appelées alpha, bêta, thêta et delta peuvent être observées.
Beta Waves
Ils se composent de vagues larges, dont la fréquence est comprise entre 14 et 35 Hz. Ils apparaissent lorsque nous sommes éveillés, à faire des activités qui nécessitent un effort mental intense, comme faire un examen ou étudier.
Ondes alpha
Ils ont une plus grande amplitude que les précédents et leur fréquence oscille entre 8 et 13 Hz. Ils surviennent lorsque la personne est détendue, sans faire d’efforts mentaux importants. Ils apparaissent également lorsque nous fermons les yeux, rêvons des rêves éveillés ou réalisons des activités que nous avons très automatisées.
Ondes thêta
Ils ont une plus grande amplitude mais une fréquence plus basse (entre 4 et 8 Hz). Ils reflètent un état de grande détente avant le début du sommeil. En particulier, il est lié aux premières phases du rêve.
Ondes delta
Ces ondes ont la fréquence la plus basse de toutes (entre 1 et 3 Hz). Ils sont associés à des phases de sommeil plus profondes (phases 3 et 4, où vous ne rêvez généralement pas).
Comment s'effectue l'électroencéphalogramme?
Pour effectuer l'EEG, le patient doit être détendu, dans un environnement sombre avec les yeux fermés. Normalement, cela dure environ 30 minutes.
Au début, des tests d'activation sont effectués, tels qu'une photostimulation intermittente (application de stimuli lumineux à différentes fréquences) ou une hyperventilation (respiration par la bouche régulière et profonde pendant 3 minutes).
Cela peut également induire le sommeil ou au contraire maintenir le patient éveillé. Cela dépend de ce que le chercheur a l'intention d'observer ou de vérifier.
Comment est-il interprété?
Pour interpréter un électroencéphalogramme, il est nécessaire de connaître l'activité normale du cerveau en fonction de l'âge et de l'état du patient. Il est également nécessaire d'examiner les artefacts et les problèmes techniques éventuels afin de minimiser les erreurs d'interprétation.
Un électroencéphalogramme peut être anormal s'il existe une activité épileptiforme (suggérant l'existence d'un processus épileptique). Cela peut être localisé, généralisé ou avec un motif particulier et inhabituel.
Cela peut aussi être anormal lorsque des ondes lentes sont affichées dans une zone spécifique. Ou, asynchronisme généralisé est trouvé. Des anomalies peuvent également se produire dans l’amplitude ou lorsqu’il y a une trace qui s'écarte de la normale.
Actuellement, d'autres techniques plus avancées ont été développées telles que la surveillance vidéo-EEG, EEG ambulatoire, la télémétrie, la cartographie du cerveau, ainsi que l'électrocorticographie.
Types d'électroencéphalogramme
Il existe différents types d'électroencéphalogrammes énumérés ci-dessous:
Électroencéphalogramme de base
Elle est effectuée lorsque le patient est en état de veille, aucune préparation n'est nécessaire. Pour éviter l'utilisation de produits pouvant affecter l'exploration, un bon nettoyage du cuir chevelu est effectué.
Électroencéphalogramme en période de privation de sommeil
Il faut une préparation préalable. Le patient doit être éveillé 24 heures avant la fin. Ceci est fait afin de faire des tracés physiologiques des phases de sommeil afin de détecter des anomalies impossibles à obtenir par l’EEG basal.
Électroencéphalogramme vidéo
C'est un électroencéphalogramme normal, mais sa particularité est que le patient est enregistré sur vidéo pendant le processus. Son but est d’obtenir un enregistrement visuel et électrique permettant d’observer l’apparition de crises ou de pseudo-crises.
Électroencéphalogramme de mort cérébrale
C'est une technique nécessaire pour observer l'activité corticale cérébrale ou son absence. C'est la première étape du soi-disant "protocole de mort cérébrale". Il est essentiel de démarrer le dispositif pour l'extraction et / ou la transplantation d'organes.
Applications cliniques de l'électroencéphalogramme
L'électroencéphalogramme est utilisé dans une grande variété de conditions cliniques et neuropsychologiques. Voici quelques-unes de ses utilisations:
Détecter les épilepsies
L'EEG dans les épilepsies est fondamental pour le diagnostic, car il permet de le différencier d'autres pathologies telles que crises psychogéniques, syncopes, troubles du mouvement ou migraines.
Il sert également à la classification du syndrome épileptique, ainsi qu’à contrôler son évolution et l’efficacité du traitement.
Détecter les encéphalopathies
Les encéphalopathies impliquent des dommages ou un dysfonctionnement du cerveau. Grâce à l'électroencéphalogramme, on peut savoir si certains symptômes sont dus à un problème cérébral "organique" ou s'ils sont le produit d'autres troubles psychiatriques.
Anesthésie de contrôle
L'électroencéphalogramme est utile pour contrôler la profondeur de l'anesthésie, empêchant ainsi le patient d'entrer dans le coma ou de se réveiller.
Surveiller la fonction cérébrale
L'EEG est essentiel dans les unités de soins intensifs pour contrôler la fonction cérébrale. Surtout les convulsions, l'effet des sédatifs et de l'anesthésie chez les patients dans le coma induit, ainsi que pour vérifier les lésions cérébrales secondaires. Par exemple, ce qui peut se produire dans une hémorragie sous-arachnoïdienne.
Détection de fonctionnement anormal
Il est utilisé pour diagnostiquer les changements anormaux dans le corps pouvant affecter le cerveau. C'est généralement une procédure nécessaire pour diagnostiquer ou surveiller des maladies du cerveau telles que la maladie d'Alzheimer, les traumatismes crâniens, les infections ou les tumeurs.
Certains modèles électroencéphalographiques peuvent présenter un intérêt pour le diagnostic de certaines pathologies. Par exemple, encéphalite herpétique, anoxie cérébrale, intoxication par les barbituriques, encéphalopathie hépatique ou maladie de Creutzfeldt-Jakob.
Vérifiez le développement du cerveau adéquat
Chez les nouveau-nés, l'EEG peut fournir des informations sur le cerveau afin d'identifier d'éventuelles anomalies en fonction de leur période de vie.
Identifier le coma ou la mort cérébrale
L'électroencéphalogramme est nécessaire pour évaluer l'état de conscience du patient. Il fournit des données sur le pronostic et le degré de lenteur de l'activité cérébrale. Ainsi, une fréquence inférieure indiquerait une réduction du niveau de conscience.
Cela nous permet également d'observer si l'activité cérébrale est continue ou discontinue, la présence d'une activité épileptiforme (indiquant un pronostic plus sombre) et de la réactivité aux stimuli (ce qui indique la profondeur du coma).
En outre, il est possible de contrôler la présence de modèles de sommeil (peu fréquents lorsque le coma est plus profond).
Pathologies dans le rêve
L'EEG est très important pour le diagnostic et le traitement de multiples pathologies du sommeil. Le patient peut être examiné pendant son sommeil et observer les caractéristiques de ses ondes cérébrales.
Le test le plus couramment utilisé pour les études de sol est la polysomnographie. Ceci, en plus d'inclure un électroencéphalogramme, enregistre simultanément le patient sur vidéo. De plus, il permet d'analyser son activité musculaire, ses mouvements respiratoires, son flux d'air, sa saturation en oxygène, etc.
Enquête
L'électroencéphalogramme est utilisé dans l'enquête. Notamment en neuroscience, psychologie cognitive, neurolinguistique et psychophysiologique. En fait, beaucoup de choses que nous savons actuellement sur notre cerveau sont dues aux recherches effectuées avec des électroencéphalogrammes.
