Les 5 éléments indispensables pour une installation optimale de votre équipement EEG

Découvrez les principes fondamentaux de la mise en place d’une étude EEG, du choix du matériel et du placement des électrodes à l’amélioration de la qualité du signal et à la réduction des mouvements. Cet article explique en quoi les choix de configuration influent sur la fiabilité des données et met en avant des aspects pratiques pour recueillir des données précises sur l’activité cérébrale.

Pour commencer à comprendre ce que pensent les gens, il n’y a guère de meilleur point de départ que le cerveau. Il existe plusieurs méthodes qui permettent, selon différentes approches et perspectives, de détecter les changements dans l’activité cérébrale, mais aucune n’est aussi directe que l’EEG (1).

En détectant les variations de l’activité électrique qui se produisent lors de la communication entre les neurones, le signal enregistré par l’EEG reflète essentiellement une transposition directe de l’activité neuronale en données (2).

Si l’EEG n’est pas une technique d’imagerie cérébrale offrant la même haute résolution spatiale que l’IRM, sa résolution temporelle est, quant à elle, pratiquement inégalée. Si l’on ajoute à cela sa relative portabilité par rapport à l’IRM, à la TEP, etc., on comprend aisément pourquoi l’EEG est aujourd’hui l’une des principales méthodes utilisées en neurosciences et dans d’autres domaines.

Cette méthode de neuroimagerie offre donc de belles perspectives aux chercheurs qui souhaitent mieux comprendre le fonctionnement du cerveau, mais comme pour toute méthode de neuroimagerie, la mise en place et la réalisation d’études à l’aide de cet appareil posent certains défis.

Pour vous aider dans cette démarche, nous avons répertorié ci-dessous cinq points clés à prendre en compte avant de mettre en place une expérience EEG. D’autres aspects peuvent également entrer en ligne de compte dans le cadre de votre propre expérience ; c’est pourquoi nous vous recommandons toujours de faire appel à l’aide et aux conseils d’experts dans la mesure du possible. En devenant client d’iMotions, vous aurez accès à notre équipe d’experts qui vous accompagnera à chaque étape de votre projet.

Les 5 éléments indispensables pour une installation optimale de votre équipement EEG :

• Matériel d'EEG
• Comment enregistrer l'EEG d'un participant
• Conduction électrique EEG
• Réduire au minimum les mouvements lors de l'acquisition des données EEG
• À quoi ressemblent les données EEG ?

1. Matériel d’EEG

À découvrir : Qu’est-ce que l’EEG (électroencéphalographie) ?

La première étape pour se lancer dans la recherche à l’aide de l’EEG consiste à choisir l’appareil à acheter pour votre installation de recherche. Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte, en fonction du type de recherche que vous menez.

Chaînes

La première chose à prendre en compte concernant cet appareil est sans doute le nombre de canaux dont vous avez besoin. Plus il y a de canaux, plus le volume de données est important – ce qui est souvent un avantage, mais pas toujours indispensable. Si vous vous intéressez uniquement à l’activité cérébrale des régions frontales du cerveau, vous n’avez pas nécessairement besoin d’un système à 128 canaux.

Fréquence d’échantillonnage

Le théorème de Nyquist (qui n’est pas aussi effrayant qu’il n’y paraît) stipule que pour détecter un signal donné, il faut un taux d’échantillonnage deux fois plus élevé. Pour détecter les signaux les plus rapides d’intérêt à l’aide de l’EEG, un taux d’échantillonnage de 128 Hz suffit amplement (3). Un taux d’échantillonnage plus élevé génère bien sûr des données plus détaillées ; par conséquent, si votre budget le permet, mieux vaut opter pour un taux plus élevé que pour un taux plus faible.

Amplificateur

Souvent considéré comme l’élément le plus coûteux d’un équipement d’EEG, l’amplificateur (ce qui n’est guère surprenant) amplifie le signal enregistré par les électrodes, rendant ainsi les données nettement plus lisibles. Il s’agit là d’un des aspects les plus critiques de l’équipement d’EEG pour garantir la qualité des données ; ce n’est donc pas un élément à négliger (certains casques ne sont pas équipés d’amplificateur, ce qui oblige à amplifier le signal par la suite).

2. Comment placer l’électroencéphalogramme (EEG) sur le participant

Assurez-vous que les électrodes sont correctement positionnées. Cela concerne à la fois les électrodes à partir desquelles vous recueillez les données et la ou les électrodes de référence qui permettent d’établir la ligne de base pour la collecte des données.

Pour s’assurer que les électrodes sont placées correctement, il est important que les électrodes centrales soient alignées avec les positions définies sur le cuir chevelu (par exemple, l’électrode en position « Cz » se trouve au centre). Le positionnement des électrodes s’effectue généralement selon le système 10-20, une cartographie normalisée pour les enregistrements EEG (4, 5).

Si le système d’EEG que vous utilisez comprend un bonnet d’EEG, il suffit simplement de placer les électrodes aux emplacements correspondants dans le bonnet et de vérifier que leur position est correcte (certains systèmes, comme les casques ABM B-Alert, facilitent cette opération en fixant les électrodes ensemble).

3. Conduction électrique de l’EEG

Pour détecter le courant électrique généré par le cerveau, le signal doit traverser le cuir chevelu pour atteindre l’électrode. Afin d’optimiser l’intensité du signal détecté, il est préférable de faciliter au maximum la conduction électrique.

Dans le cadre d’un casque EEG, cela signifie qu’il faut s’assurer que le cuir chevelu est propre afin de réduire l’impédance (il est peu probable que vous deviez demander à votre participant d’aller prendre une douche, mais l’application de lingettes imprégnées d’alcool sur les zones qui seront en contact avec les électrodes peut améliorer la qualité de la conduction électrique).

La conduction électrique est également toujours améliorée par l’application d’un gel conducteur (dans une certaine mesure) ; il est donc recommandé d’en appliquer entre l’électrode et le cuir chevelu. Il existe également des électrodes sèches et semi-sèches, qui peuvent permettre de collecter des données plus rapidement. Bien qu’elles n’offrent généralement pas une fidélité du signal aussi élevée, c’est en fonction de l’objet de votre recherche que vous devrez trouver le juste équilibre entre le temps nécessaire à l’installation et la qualité des données.

4. Réduire au minimum les mouvements lors de l’acquisition des données EEG

Tout mouvement d’un participant portant un casque EEG nuit toujours à la qualité des données : tout glissement ou perturbation au niveau des électrodes peut entraîner des artefacts ou des imprécisions. Même si vous souhaitez éviter que le casque ne bouge sur la tête du participant, il se peut que votre expérience nécessite que celui-ci se lève et se déplace.

Il existe plusieurs façons de mener ce type d’expérience : il suffit de choisir un appareil permettant l’enregistrement en déplacement. Les appareils proposés par NeuroElectrics, ABM et Emotiv (entre autres) comprennent tous des casques EEG conçus pour une utilisation mobile (souvent via Bluetooth, mais aussi via une connexion Wi-Fi).

Bien qu’un environnement stable et contrôlé soit idéal pour obtenir une qualité optimale des données, ces appareils tolèrent les mouvements généraux, ce qui vous permet d’apporter davantage de validité écologique à vos expériences.

5. À quoi ressemblent les données EEG ?

Comme le dit le vieil adage : « Si les données d’entrée sont mauvaises, les données de sortie le seront aussi » ; il en va de même pour les données. Idéalement, vos conditions expérimentales, votre montage et votre équipement se conjugueront pour garantir une collecte de données de la meilleure qualité possible, ce qui facilitera grandement la suite du processus.

Il y a toutefois certains points à garder à l’esprit, tant avant qu’après l’expérience, afin d’obtenir les résultats les plus précis possibles pour votre étude.

En savoir plus : tout ce que vous pouvez faire avec le module EEG iMotions

Prenons l’exemple de l’asymétrie frontale, un indicateur largement utilisé qui peut fournir des valeurs associées à des sentiments d’approche ou d’évitement. Pour garantir la fiabilité de l’analyse de ces données, il est nécessaire de disposer d’une période de collecte suffisamment longue, d’au moins 30 secondes (6). Il va sans dire que vous devez vous assurer que votre protocole expérimental permet cela si vous souhaitez recueillir cet indicateur.

La collecte de données précises à partir d’autres appareils peut dépendre d’une période d’étalonnage adéquate, qu’il convient de réaliser. Une fois les données collectées, il sera probablement nécessaire de les traiter davantage, par exemple en supprimant les artefacts ou même des enregistrements entiers si nécessaire (7).

Conclusion

Il convient de garder à l’esprit que, si les expériences d’EEG peuvent fournir des informations précieuses sur l’activité cérébrale et les processus cognitifs, la réussite de ces études dépend d’une conception et d’une mise en œuvre rigoureuses.

Vos questions de recherche et vos besoins précis détermineront bien sûr les autres étapes à suivre (ces 5 éléments essentiels ne constituent en réalité qu’un point de départ), mais si vous suivez ces conseils, vous serez sur la bonne voie pour mener une recherche fiable. Consultez le top 5 des articles de recherche sur l’EEG pour trouver l’inspiration.

Références

1. Jackson AF, Bolger DJ. (2014). Les fondements neurophysiologiques de l’EEG et de sa mesure : une synthèse accessible à tous. Psychophysiology, 51:1061–71.10.1111/psyp.12283

2. Buzsáki G., Anastassiou C. A., Koch C. (2012). L’origine des champs et courants extracellulaires : EEG, ECoG, LFP et pics. Nat. Rev. Neurosci. 13, 407–420. 10.1038/nrn3241

3. Weiergraber M, Papazoglou A, Broich K, Muller R. (2016). Taux d’échantillonnage, largeur de bande du signal et pièges associés dans l’analyse de l’EEG. J Neurosci Methods, 268:53–5.

4. Jasper, Herbert H. (1958). Rapport du comité sur les méthodes d’examen clinique en électroencéphalographie. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 10 (2) : 370-375.

5. Niedermeyer, E., & Lopes da Silva, F. H. (1999). Électroencéphalographie : principes fondamentaux, applications cliniques et domaines connexes. Baltimore, MD : Williams & Wilkins.

6. Coan, J. A., & Allen, J. J. B. (2002). The Asymmetrical Brain. Sous la direction de Richard J. Davidson et Kenneth Hugdahl. Boston, MA, États-Unis ; MIT Press.

7. Urigüen JA, Garcia-Zapirain B. (2015). Élimination des artefacts EEG : état des lieux et recommandations. J Neural Eng, 12 : 31001