Découvrez comment la recherche en EEG a évolué, depuis les premières expériences électriques jusqu’à devenir un pilier des neurosciences modernes, permettant ainsi d’obtenir des informations en temps réel sur l’activité cérébrale. Des pionniers tels que Galvani et Hans Berger aux systèmes numériques multimodaux d’aujourd’hui, l’EEG continue de faire progresser notre compréhension de la cognition, du comportement et du fonctionnement du cerveau, tandis que des plateformes comme iMotions ouvrent la voie à l’avenir d’une recherche intégrée et accessible.
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Le passé, le présent et l’avenir de la recherche en EEG
L’électroencéphalographie (EEG) occupe une place centrale dans les recherches actuelles sur le cerveau humain et est utilisée depuis plus de 80 ans. En tant que technique d’enregistrement de l’activité cérébrale, elle reste l’une des rares méthodes directement liées à l’activité neuronale.
Lorsque les neurones s’activent, c’est-à-dire lorsqu’ils s’envoient des signaux les uns aux autres, ils génèrent un courant électrique. Lorsqu’un nombre suffisant de ces courants électriques est produit simultanément, une électrode peut les détecter, ce qui nous permet de commencer à comprendre le fonctionnement du cerveau. Pour comprendre comment cet outil a façonné la recherche contemporaine, il peut être utile de se pencher sur son histoire. Dans cet article, nous allons explorer les fondements et l’invention de l’EEG, son utilisation au fil des ans et ses applications actuelles.
L’histoire de l’EEG n’a pas suivi un parcours tout tracé. Elle a connu quelques détours, allant de l’effrayant et de l’étrange au simple malentendu. Les recherches menées aujourd’hui sont bien plus avancées, mais elles trouvent toujours leur origine directe dans ces débuts.
Au commencement…
Notre parcours pourrait commencer avec Luigi Galvani (1737-1798), cet éminent scientifique qui, parmi ses nombreuses réalisations et découvertes, a démontré que des impulsions électriques pouvaient provoquer des contractions et des mouvements dans les pattes arrière d’une grenouille. Le courant électrique stimulait les fibres nerveuses et provoquait des contractions musculaires. Cela a bien sûr donné lieu à une expérience quelque peu macabre dans les cours de sciences pendant de nombreuses années. Mais surtout, Galvani fut le premier à démontrer que l’électricité était une force capable de contrôler notre corps. Ce fut un moment charnière pour les sciences biologiques, qui est à la base de notre compréhension actuelle des neurosciences.
Avec moins d’esprit scientifique mais en appliquant les mêmes principes, le neveu de Galvani, Giovanni Aldini (1762-1834), utilisa l’électricité et le cadavre d’un criminel récemment décédé pour mettre en scène une attraction morbide dans la rue, reproduisant l’expérience classique de la grenouille à l’échelle humaine, avec des résultats inhumains.
Il n’est sans doute pas surprenant de dire que cela a suscité autant d’engouement que de critiques, mais heureusement, d’autres travaux scientifiques ont rapidement vu le jour, s’inspirant des enseignements de Galvani. Il a fallu l’intuition d’Émile du Bois-Raymond (1818-1896) et sa connaissance de la nature des propriétés électriques au sein des cellules humaines. Bois-Raymond a été le pionnier de notre compréhension des mécanismes fondamentaux des potentiels d’action – la manière dont un neurone se déclenche ou envoie un signal à un autre. C’est ainsi que notre cerveau communique. Bois-Raymond nous a donc montré que non seulement nos corps sont électriques, mais que nos cerveaux le sont aussi.
C’est grâce aux travaux de ces scientifiques pionniers (et de nombreuses autres personnalités non mentionnées ici – citons notamment Volta, Ohm et Faraday, pour n’en citer que quelques-uns) que le terrain a été préparé pour Richard Catton, qui a commencé à réaliser des enregistrements électriques du cerveau – similaires aux expériences d’EEG que nous connaissons aujourd’hui. En fixant des électrodes sur les hémisphères cérébraux (certes, ceux d’un lapin et d’un singe), il a démontré que le courant électrique pouvait varier en fonction du comportement. Ces résultats, qui occupaient moins d’un quart de page dans le British Medical Journal, ont été largement ignorés et ont été oubliés dans sa nécrologie. La science n’offre parfois que peu de prestige.
Le père de l’EEG
Il a fallu l’esprit de Hans Berger (1873-1941), un psychiatre allemand féru de mysticisme – et convaincu de l’existence de la télépathie –, pour faire progresser cette innovation. En 1929, il publia « De l’électroencéphalogramme de l’homme », qui présentait l’EEG sous une forme presque identique à la technologie que nous connaissons aujourd’hui. Cet article exposait le fonctionnement de l’EEG sur pas moins de 44 pages, documentant minutieusement les ondes d’activité électrique qui se produisent dans le cerveau.
Ces ondes – des oscillations neuronales – ont montré comment l’orchestre synchronisé de milliers de neurones en activité pouvait générer des champs électriques détectables et mesurables par EEG. L’équipement de Berger était pour le moins rudimentaire, mais ses découvertes étaient tout simplement remarquables. Ce point de vue était partagé par de nombreux scientifiques, qui finirent par remettre en question la légitimité d’une découverte aussi scandaleuse. Au cours des neuf années suivantes et à travers 14 rapports, il a réfuté ses détracteurs et développé les concepts de l’EEG avec une minutie sans faille.
Dès 1939, les scientifiques parlaient déjà d’« alphas » et de « betas » pour décrire le rythme de l’activité neuronale, et discutaient de leurs applications dans le cadre de la recherche sur l’épilepsie. Le rythme le plus courant de l’activité neuronale chez un être humain éveillé, l’onde alpha, était à l’origine connu sous le nom de « rythme de Berger », une épitaphe appropriée mais qui, finalement, n’a pas perduré. Comme nous étions en 1939, le monde était bien sûr largement en proie au début de la guerre – ce qui a inévitablement eu des répercussions sur de nombreux domaines scientifiques, et la recherche sur l’EEG n’a certainement pas fait exception.
En 1945, Walter et Dawson avaient toutefois prédit une augmentation constante de l’utilisation de l’EEG : « Avec le retour à la paix, le nombre de centres souhaitant s’équiper d’appareils d’électroencéphalographie devrait augmenter… ». Il est difficile de faire des prédictions sur l’avenir, mais celle-ci s’est avérée exacte.
Les prochaines décennies
Dans les années 1950, les débats portaient principalement sur deux thèmes : d’une part, le matériel, où les tentatives d’automatisation et de localisation faisaient l’objet de longues discussions ; d’autre part, les médicaments. La « pharmacopée » de l’époque consistait en une liste bien ordonnée d’agents chélateurs, d’hypnotiques légers et d’antifongiques. Le Dr Sem-Jacobsen s’est notamment distingué pour avoir repoussé les limites de l’étude des médicaments et des enregistrements EEG, grâce à son administration de mescaline et de diéthylamide de l’acide lysergique (plus connu sous le nom de LSD). C’était une époque où la science était bien différente de ce qu’elle est aujourd’hui.
Un rapport publié en 1966 par le British Medical Journal (qui avait initialement publié la brève annonce de Richard Catton concernant la réussite de ses expériences d’EEG) soulignait le nombre insuffisant de services d’EEG en Grande-Bretagne. Alors qu’à l’époque, l’utilisation de cet équipement nécessitait à la fois l’intervention d’un « technicien d’enregistrement » et d’un « médecin », nous pouvons aujourd’hui au moins nous réjouir que les choses aient changé et que la recherche en EEG n’ait jamais été aussi simple.
Les décennies suivantes ont vu l’utilisation de l’EEG se généraliser, avec des applications variées. Les chercheurs ont réalisé des progrès dans l’étude de la pathologie, du fonctionnement et du comportement du cerveau, grâce à la simplicité et à la richesse des informations fournies par les enregistrements EEG. Ces avancées ont été particulièrement marquantes ou pertinentes
dans le domaine de la recherche sur le sommeil et du diagnostic de l’épilepsie, tandis que la haute résolution temporelle de l’EEG est venue compléter de manière idéale la haute résolution spatiale de l’IRM et de l’IRMf.
On s’est également intéressé à des sujets plus ésotériques, allant de la conscience et du libre arbitre à la première interface cerveau-cerveau chez l’homme. Cette dernière invention sied bien à Hans Berger, considéré comme le père de l’EEG, car sa croyance en la télépathie s’est techniquement avérée fondée (même si, bien sûr, tout aspect mystique en a été écarté).
Où en sommes-nous aujourd’hui ?
Ces dernières années, l’utilisation de l’EEG a su tirer parti de ses avantages intrinsèques. En tant que technique d’imagerie, elle est devenue relativement peu coûteuse et portable, ce qui a permis son utilisation à grande échelle chez les jeunes enfants et les nourrissons. Il n’est pas surprenant que les enfants puissent se révéler des participants difficiles dans le cadre de la recherche scientifique ; la flexibilité offerte par cette technique a donc joué un rôle essentiel dans l’approfondissement de notre compréhension du développement précoce du cerveau. La facilité avec laquelle il peut être combiné à d’autres outils biométriques ou d’imagerie a également enrichi des résultats qui, auparavant, auraient été isolés, aidant ainsi les chercheurs à scruter encore plus profondément le cerveau et l’esprit.
L’une des innovations les plus marquantes, et les plus simples, dans le domaine de la recherche en EEG a été le passage de l’enregistrement analogique à l’enregistrement numérique. L’époque où les impulsions électriques étaient transcrites à l’encre sur du papier est révolue depuis longtemps. Il n’y a plus de véritables rouleaux de données ; à la place, les chercheurs peuvent désormais parcourir eux-mêmes les données. L’essor des systèmes EEG informatisés, automatisés et intégrés a permis de disposer d’un outil de recherche à la fois accessible et adaptable, tandis que des méthodes d’analyse nouvelles et innovantes tirent le meilleur parti des résultats obtenus.
iMotions est à la pointe de l’amélioration de la recherche menée à l’aide de l’EEG, en simplifiant la mise en œuvre des expériences EEG tout en offrant une grande flexibilité et une compatibilité avec d’autres mesures biométriques. En tant que solution logicielle, elle offre un environnement tout-en-un permettant de présenter des stimuli et d’enregistrer simultanément les données des participants. La science n’a jamais progressé aussi vite, et ce rythme ne cesse de s’accélérer. iMotions est conçu pour rester à la pointe et continuer à montrer la voie dans la recherche EEG et au-delà.
Nous avons parcouru un long chemin depuis l’époque de Galvani, et bien que de nombreuses questions aient trouvé une réponse, la quête visant à comprendre le cerveau humain prendra encore du temps. iMotions souhaite contribuer à répondre à ces questions et continuer à écrire l’histoire de l’EEG, encore longtemps.