ÉLECTROENCÉPHALOGRAMME: HISTOIRE, FONCTION, ONDES - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

L' électroencéphalogramme (EEG) est un test utilisé pour enregistrer et évaluer l'activité bioélectrique du cerveau. Les potentiels électriques sont obtenus grâce à des électrodes situées sur le cuir chevelu du patient.

Les enregistrements peuvent être imprimés sur du papier mobile via un EEG ou peuvent être visualisés sur un moniteur. L'activité électrique du cerveau peut être mesurée dans des conditions basales de repos, d'éveil ou de sommeil.

Application de l'électroencéphalogramme chez l'enfant

L'électroencéphalogramme est utilisé pour le diagnostic de l'épilepsie, des troubles du sommeil, des encéphalopathies, du coma et de la mort cérébrale, parmi de nombreuses autres utilisations. Il peut également être utilisé dans la recherche.

Il était auparavant utilisé pour détecter les troubles cérébraux focaux tels que les tumeurs ou les accidents vasculaires cérébraux. Aujourd'hui, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomodensitométrie (CT) sont utilisées.

Bref historique de l'électroencéphalogramme

L'histoire de l'électroencéphalogramme commence en 1870, lorsque Fristsch et Hitzig, médecins de l'armée prussienne, enquêtent avec le cerveau des soldats. Ceux-ci ont été découverts lors de la bataille de Sedan. Ils se sont vite rendu compte qu'en stimulant certaines zones du cerveau avec un courant galvanique, des mouvements étaient générés dans le corps.

Richard Birmick Caton

Domaine public

Cependant, c'est en 1875 que le médecin Richard Birmick Caton a confirmé que le cerveau produisait des courants électriques. Cela a ensuite permis au neurologue Ferrier d'expérimenter le «courant faradique», localisant les fonctions motrices dans le cerveau.

Vladimir Pravdich-Neminsky

Domaine public

En 1913, Vladimir Pravdich-Neminsky a été 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 qui atteignait l'intérieur du crâne.

Hans Berger

Domaine public

En 1920, Hans Berger a commencé à expérimenter avec des humains et 9 ans plus tard, il a créé une méthode pour mesurer l'activité électrique du cerveau. Il a inventé le terme «électroencéphalogramme» pour caractériser l'enregistrement des fluctuations électriques dans le cerveau.

C'est ce neurologue allemand qui 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 synchrone du thalamus.

Berger, malgré sa grande découverte, je suis incapable de faire avancer cette méthode en raison de ses connaissances techniques limitées.

En 1934, Adrian et Matthews, lors d'une démonstration à la Society of Physiology (Cambridge), ont pu vérifier le «rythme de Berger». Ces auteurs ont avancé avec de meilleures techniques et ont montré que le rythme régulier et large de 10 points par seconde ne provenait pas de l'ensemble du cerveau, mais des zones visuelles d'association.

Frédéric Golla

Domaine public

Plus tard, Frédéric Golla a confirmé que dans certaines maladies, il y avait des altérations des oscillations rythmiques de l'activité cérébrale. Cela a permis de grandes avancées dans l'étude de l'épilepsie, prenant conscience de la difficulté de ce problème et de la nécessité d'étudier le cerveau de manière globale. Fisher et Lowenback, en 1934, ont pu déterminer les pics épileptiformes.

Enfin, William Gray Walter, un neurologue américain spécialisé en robotique, a développé ses propres versions de l'EEG et a ajouté des améliorations. Grâce à lui, il est désormais possible de détecter les différents types d'ondes cérébrales, des ondes alpha aux ondes delta.

Comment fonctionne un électroencéphalogramme?

Un EEG standard est un scan indolore et non invasif réalisé en fixant des électrodes sur le cuir chevelu avec un gel conducteur. Il dispose d'un canal d'enregistrement, qui mesure la différence de tension entre deux électrodes. En général, 16 à 24 fils sont utilisés.

Les paires d'électrodes sont combinées pour créer ce que l'on appelle une "monture", qui peut être bipolaire (transversale et longitudinale) et monopolaire (référentielle). Le montage bipolaire est utilisé pour enregistrer la différence de tension dans les zones d'activité cérébrale, tandis que le monopolaire compare une zone cérébrale active et une autre avec une activité nulle ou neutre.

La différence entre une zone active et la moyenne de tout ou partie des électrodes actives peut également être mesurée.

Les électrons invasifs (dans le cerveau) peuvent être utilisés pour étudier en détail les zones difficiles à atteindre telles que la surface mésiale du lobe temporal.

Électrocorticographie

Parfois, il peut être nécessaire d'insérer des électrodes près de la surface du cerveau, pour détecter une activité électrique dans le cortex cérébral. Les électrodes sont généralement placées sous la dure-mère (l'une des couches des méninges) par une incision dans le crâne.

Cette procédure est appelée électrocorticographie et est utilisée pour traiter l'épilepsie résistante et pour les investigations.

Système 10-20

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 frontaux (de l'avant vers l'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 répartissent la tension entre l'électrode active et l'électrode de référence entre 1 000 et 100 000 fois.

Actuellement, le signal analogique est en désuétude et des amplificateurs numériques sont utilisés. L'EEG numérique présente de grands avantages. Par exemple, il 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 montages.

Les signaux EEG peuvent être enregistrés avec du matériel open source tel qu'OpenBCI. D'autre part, le signal peut être traité par un logiciel libre tel que EEGLAB ou la Neurophysiological Biomarker Toolbox.

Le signal électroencéphalographique est représenté à partir de la différence de potentiel électrique (ddp) qui existe entre deux points sur la surface crânienne. Chaque point est une électrode.

Ondes cérébrales EEG

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 en fonction du nombre de répétitions de l'onde par seconde, et elles sont exprimées en hertz (Hz). Les fréquences ont une certaine distribution topographique et une certaine réactivité. La plupart du signal cérébral observé sur le cuir chevelu est compris entre 1 et 30 Hz.

D'autre part, l'amplitude est également mesurée. Ceci est déterminé à partir de la comparaison de la distance entre la ligne de base et le pic de l'onde. La morphologie des ondes peut être nette, pointue, en complexes pointe-onde et / ou forte onde-onde lente.

Dans l'EEG, 4 bandes passantes principales appelées alpha, bêta, thêta et delta peuvent être vues.

Ondes bêta

Ondes bêta. Source: Hugo Gamboa

Ils sont constitués d'ondes larges, dont la fréquence est comprise entre 14 et 35 Hz. Ils apparaissent lorsque nous sommes éveillés en faisant des activités qui nécessitent un effort mental intense, comme passer un examen ou étudier.

Ondes alpha

Ondes bêta. Source: Hugo Gamboa

Ils sont de 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 ou effectuons des activités que nous avons hautement automatisées.

Ondes thêta

Ondes bêta. Source: Hugo Gamboa

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. Plus précisément, il est lié aux premiers stades du sommeil.

Delta ondes

Delta vagues. Source: Hugo Gamboa

Ces ondes sont celles qui ont la fréquence la plus basse de toutes (entre 1 et 3 Hz). Ils sont associés à des stades de sommeil plus profonds (stades 3 et 4, où vous ne rêvez généralement pas).

Processus

Pour réaliser l'EEG, le patient doit être détendu, dans un environnement sombre et les yeux fermés. Cela dure généralement environ 30 minutes.

Dans un premier temps, des tests d'activation tels que la photostimulation intermittente (application de stimuli lumineux avec des fréquences différentes) ou l'hyperventilation (respiration par la bouche régulièrement et profondément pendant 3 minutes) sont effectués.

Il peut également provoquer le sommeil ou, au contraire, maintenir le patient éveillé. Cela dépend de ce que le chercheur a l'intention d'observer ou de vérifier. Cette vidéo montre l'application chez un adulte:

Interprétation

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 éventuels problèmes techniques pour minimiser les erreurs d'interprétation.

Un EEG peut être anormal si une activité épileptiforme est présente (suggérant un processus épileptique). Cela peut être localisé, généralisé ou avec un modèle particulier et inhabituel.

Cela peut également être anormal lorsque des ondes lentes sont visualisées dans une zone spécifique ou qu'une asynchronie généralisée est trouvée. Il peut également y avoir des anomalies d'amplitude ou lorsqu'il y a une ligne qui s'écarte de la normale.

Actuellement, d'autres techniques plus avancées ont été développées telles que la surveillance vidéo-EEG, l'EEG ambulatoire, la télémétrie, la cartographie cérébrale, en plus de l'électrocorticographie.

Types d'électroencéphalogramme

Il existe différents types d'EEG répertoriés ci-dessous:

Électroencéphalogramme de base

C'est celui qui est effectué lorsque le patient est dans un état de veille, donc aucune préparation n'est requise. Pour éviter d'utiliser des produits pouvant nuire à l'examen, un bon nettoyage du cuir chevelu est effectué.

Électroencéphalogramme en période de privation de sommeil

Une préparation préalable est nécessaire. Le patient doit être éveillé pendant 24 heures avant son exécution. Ceci est fait afin de pouvoir faire des traces physiologiques des phases de sommeil afin de détecter des anomalies qui ne peuvent pas être obtenues par l'EEG de base.

Vidéo-électroencéphalogramme

C'est un EEG normal, mais sa particularité est que le patient est filmé pendant le processus. Son but est d'obtenir un enregistrement visuel et électrique pour observer si une crise ou une pseudo-crise apparaît.

Électroencéphalogramme de la 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 indispensable de démarrer le dispositif pour l'extraction et / ou la transplantation d'organes.

Applications cliniques

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 essentiel pour le diagnostic, car il permet de le différencier d'autres pathologies telles que les crises psychogènes, les syncopes, les troubles du mouvement ou les migraines.

Il est également utilisé pour classer le syndrome épileptique, ainsi que pour contrôler son évolution et l'efficacité du traitement.

Détecter les encéphalopathies

Les encéphalopathies impliquent des lésions ou un dysfonctionnement du cerveau. Grâce à l'électroencéphalogramme, il est possible de savoir si certains symptômes sont dus à un problème cérébral «organique», ou sont le produit d'autres troubles psychiatriques.

Contrôler l'anesthésie

L'électroencéphalogramme est utile pour contrôler la profondeur de l'anesthésie, empêchant 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 surveiller la fonction cérébrale. Surtout les crises, l'effet des sédatifs et de l'anesthésie chez les patients dans un coma induit, ainsi que pour vérifier les lésions cérébrales secondaires. Par exemple, celui qui peut survenir lors d'une hémorragie sous-arachnoïdienne.

Détection de fonctionnement anormal

Il est utilisé pour diagnostiquer les changements anormaux dans le corps qui peuvent affecter le cerveau. Il s'agit généralement d'une procédure nécessaire pour diagnostiquer ou surveiller les maladies du cerveau telles que la maladie d'Alzheimer, les traumatismes crâniens, les infections ou les tumeurs.

Certains schémas électroencéphalographiques peuvent être intéressants pour le diagnostic de certaines pathologies. Par exemple, encéphalite herpétique, anoxie cérébrale, empoisonnement aux barbituriques, encéphalopathie hépatique ou maladie de Creutzfeldt-Jakob.

Vérifiez le bon développement du cerveau

Chez les nouveau-nés, l'EEG peut fournir des informations sur le cerveau pour identifier d'éventuelles anomalies en fonction de leur durée 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 à la fois sur le pronostic et le degré de ralentissement de l'activité cérébrale, de sorte qu'une fréquence plus basse 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 (ce qui indique un pronostic plus mauvais) et la réactivité aux stimuli (qui montre la profondeur du coma).

De plus, grâce à lui, la présence de modèles de sommeil peut être vérifiée (qui sont peu fréquents lorsque le coma est plus profond).

Pathologies du sommeil

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 les caractéristiques de ses ondes cérébrales observées.

Le test le plus 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 vous permet d'analyser votre activité musculaire, vos mouvements respiratoires, votre débit d'air, votre saturation en oxygène, etc.

Enquête

L'électroencéphalogramme est utilisé en recherche, notamment en neuroscience, en psychologie cognitive, en neurolinguistique et en psychophysiologie. En fait, bon nombre des choses que nous savons sur notre cerveau aujourd'hui sont dues à des recherches effectuées avec les EEG.

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