L'électro-encéphalographie (EEG) est une technique d'exploration cérébrale généralement non invasive, consistant à mesurer l'activité électrique à la surface ou à l'intérieur du cerveau, à l'aide d'électrodes sensibles aux différences de potentiel électrique. Bien que les différences de potentiel soient extrêmement faibles (amplitude de l'ordre du microvolt à la centaine de microvolts), les données recueillies permettent d'établir des tracés dans le temps de cette activité électrique. Depuis l'invention de l'electro-encéphalographe, les scientifiques ont mis en évidence l'existence de formes périodiques sur les tracés, les rythmes cérébraux.
Un rythme cérébral désigne ainsi une oscillation électromagnétique dans une bande de fréquences définie, résultant de l'activité électrique synchrone d'un grand nombre de neurones du cerveau, telle qu'on peut l'observer en électroencéphalographie. Les rythmes principaux retrouvés chez la majorité des hommes, de fréquences et d'amplitude semblables, ont au fil du temps été associés à des états de conscience : éveil, sommeil léger, sommeil lent, coma... Chacun de ces états présentant un tracé qui le caractérise.
Néanmoins, s'il est possible d'observer ces rythmes sur l'ensemble de la population, les caractéristiques des ondes cérébrales enregistrées à l'EEG dépendent notablement de l'état de vigilance (concentré, distrait...), de l'état émotionnel (joyeux, triste, neutre...) et plus généralement, de tous les paramètres pouvant influencer l'activité cérébrale (stimulations, heures de la journée, etc...). Il est également possible d'observer à l'EEG des modifications anormales du tracé, caractéristiques de certains états psychologiques et de certaines pathologies neurologiques (tumeurs, épilepsies, dépression...).
Les principaux rythmes cérébraux et activités cérébrales se classent selon leur fréquence :
(Nota : dans les représentations graphiques ci-dessous, chaque rectangle équivaut à 0,1 secondes en longueur, 10 microvolts en hauteur)
- Rythme Bêta : il s'agit d'un rythme de haute fréquence, comprise habituellement entre 12 et 30 hertz mais pouvant en atteindre 60. Les ondes bêta apparaissent en période d'éveil actif, de concentration ou d'état émotionnel exagéré (anxiété, agitation). Le rythme bêta présente habituellement une amplitude faible allant de 5 à 15 microvolts. L'origine de ces ondes se trouve vraisemblablement dans le lobe frontal et pariétal, on le considère donc régulièrement comme le rythme caractéristique de l'émergence de la conscience. Au dela de 30 hertz, on identifie généralement le rythme gamma et l'état de conscience active.
La proportion des rythmes lors des phases d'éveil et de sommeil, de même que la proportion d'éveil par rapport au sommeil, varient selon plusieurs paramètres (sexe, état de santé, alimentation, luminosité...). L'âge est un critère influent :tout au long de la vie, certaines ondes comme les ondes thêta vont diminuer en proportion, tandis que d'autres augmentent, en parallèle avec la diminutuion quasi continue du temps de sommeil.
Classiquement, un adulte éveillé émet des ondes bêta en continu, des ondes gamma et alpha, sporadiquement, notamment selon le degré de concentration et d'attention.
L'activité bêta diminue en phase de somnolence tandis que l'activité alpha augmente, puis laisse également place progressivement aux ondes thêta (stade 1 et 2 de sommeil). Apparaissent de façon plus visible, au stade 2, les formes particulières telles que fuseaux et complexes-K, en surimpression de l'activité thêta. Le sommeil est relativement léger : l'effet des stimulations externes est diminué mais encore présent, et le dormeur peut se réveiller dès qu'une stimulation trop forte suractive le cerveau.
En phase de sommeil profond, prédominent les ondes delta (stade 3 et 4 ou stade N3 de sommeil à ondes lentes) de faiblesfréquences et d'amplitude élevée, témoignant d'une activité cérébrale "ralentie".
Toutes les 70 minutes environ et pendant 10 à 20 minutes (habituellement), le tonus musculaire est aboli tandis que l'activité cérébrale passe brusquemment en activité bêta caractéristique d'un état normal d'éveil, avec pour conséquence notable des mouvement rapides des yeux (REM sleep - Rapid eye-movements). Cette phase de sommeil paradoxal se répète ainsi 3 à 5 fois par nuit.
Les transitions se font généralement en douceur, aussi, chaque stade comporte en fait plusieurs types d'ondes mais en proportions différentes : en stade 1, les ondes alpha prédominent, en stade 2, les ondes thêta. En stade 3 thêta et delta se superposent, et en stade 4, plus de 50% de l'activité est une activité delta.
Source : Rythmes cérébraux et activité électroencéphalographique
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