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Posté par Isabelle le Mardi 22/05/2018 à 12:00
Un système EEG à électrode sèche innovant pour la recherche sur le cerveau dans un casque

L'électroencéphalographie (EEG) multicanal est une méthode bien établie pour étudier le fonctionnement du cerveau humain. Des chercheurs de l'UE ont mis au point un casque qui pallie les inconvénients de l'acquisition du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par...) sur la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de la tête en éliminant la nécessité d'appliquer du gel.

Malgré des progrès continus dans l'amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) du signal et le traitement des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), l'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.), difficile et sujette à erreurs, de signaux sur la surface de la tête reste un problème majeur limitant l'utilisation de l'EEG dans la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Cette distinction est...) et clinique. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) ANDREA, financé par l'UE, a intégré un nouveau concept technologique d'électrodes sèches en réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) réunies dans un casque réglable. Comme le souligne la coordinatrice du projet, la professeure Silvia Comani: "Le système répond aux exigences en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) de haute qualité et fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.) du signal, de mobilité, de confort élevé pour les patients/sujets et d'utilisation à long terme".

Le casque dispose d'un mécanisme de positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein d’un marché et...) par capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une...) automatisé, d'électrodes avec une forme flexible aux normes et d'une boîte à outils logicielle pour la classification automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les mathématiques, la théorie...) et l'élimination des artefacts principaux susceptibles d'affecter les enregistrements de l'EEG. "Les nouvelles technologies ont été validées dans des populations cliniques (patients neurologiques) et non cliniques (athlètes) pour produire un système optimisé pour une large gamme d'applications EEG", explique la professeure Comani.

Sèches contre humides

Ce casque innovant dispose d'un circuit d'électrodes sèches. La composition des électrodes est telle qu'elle évite tous les inconvénients de l'application d'un gel conducteur pour réduire l'impédance (Le terme Impédance est utilisé dans plusieurs domaines:) entre le cuir chevelu (Le cuir chevelu (en anglais scalp) désigne la partie de la peau du crâne qui développe une pilosité de type chevelure.) et le capteur.

Un système "humide" offre également d'autres inconvénients. Par exemple, le sujet étudié peut développer des allergies au gel et ce dernier peut fuir et former des ponts entre les électrodes. Le fait que le gel puisse sécher introduit également des erreurs dues à la diminution de la qualité du signal.

Un grand avantage est lié à la vitesse (On distingue :) à laquelle le casque sec peut être ajusté. Ceci est très pertinent lorsqu'une action rapide est d'une importance critique. Des conditions difficiles comme l'épilepsie peuvent être traitées assez rapidement pour reconstruire les foyers et réaliser une chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un chirurgien. Un acte...) précise.

Un nombre impressionnant de nouvelles fonctionnalités

Le système de casque EEG est prêt à l'emploi et conçu pour combiner confort de l'utilisateur et performances de pointe pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) sur le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et...). Les électrodes multibroches sont légères et mécaniquement flexibles avec un revêtement conducteur nanostructuré pour des mesures stables et fiables. De plus, les différentes formes multibroches peuvent s'adapter à différentes zones du cuir chevelu pour augmenter la qualité du signal et offrir un maximum de confort au sujet étudié.

Un concept modulaire permet l'application de huit à soixante-quatre électrodes. L'électronique de préamplification active améliore la qualité du signal à des niveaux d'impédance électrode-peau plus élevés. L'impédance électrique des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) biologiques reflète l'état clinique du tissu étudié.

Conjointement aux algorithmes de rejet automatique des artefacts et à la boîte à outils logicielle optimisée, le système détecte et rejette les composants artefactuels dans les ensembles de données EEG enregistrés avec différentes configurations des électrodes et du casque.

Un transfert de connaissances très important à tous les niveaux

ANDREA a mis en place avec succès 44 détachements de personnel appartenant à un secteur différent pour un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En...) de 99 personnes/mois. "Ce programme a également contribué au partage des différentes cultures et connaissances entre les partenaires", souligne la professeure Comani.

En conséquence, la capacité de recherche, la visibilité (En météorologie, la visibilité est la distance à laquelle il est possible de distinguer clairement un objet, quelle que soit l'heure. On...) internationale et la compétitivité de chaque partenaire ont été considérablement améliorées. En soi, cela a abouti, et continuera d'aboutir, à plusieurs publications scientifiques interdisciplinaires reconnues.

Un chemin pour de futures recherches

Certains partenaires du projet ANDREA ont déjà soumis de nouvelles propositions de projet pour le développement d'électrodes sèches en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de surveiller les fonctions cérébrales des nouveau-nés, et ce, afin de prévenir des déficiences neurologiques, cognitives et motrices par la suite. Cela présente de nouveaux défis liés à la sensibilité de la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) chez les jeunes sujets.

L'étude des interactions sociales et de la coordination offre une autre direction de recherche, mais elle doit incorporer le mouvement de tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le corps pour être significative. Le système EEG sec doit donc être solide et offrir un contact peau-électrode stable pour que la surveillance du signal cérébral reste fiable.

Un total de 82 activités de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation » (diffuseur...) ont été adressées à la fois aux spécialistes et au grand public. Ces activités ont compris des conférences scientifiques nationales et internationales, des salons internationaux, des événements organisés par des sociétés scientifiques et des journées portes ouvertes dans les universités.

La professeure Comani résume le succès retentissant du projet ANDREA. "Grâce aux importants progrès technologiques réalisés dans le système EEG à électrodes sèches, ainsi qu'à la diffusion et à la collaboration mises en ?uvre, nous espérons que le réseau ANDREA deviendra un réseau de recherche européen permanent pour la promotion des technologies de la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...)."

Pour plus d'information voir: projet ANDREA

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Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS