Événement lié à haute densité acquisition potentielle de données en neurosciences cognitives

Les potentiels évoqués à haute densité, ou PE, permettent de suivre les dynamiques temporelles rapides du cerveau humain en activité. Pour acquérir des données PE à haute densité, le casque d'électrodes est d'abord placé sur la tête du participant, puis les positions des électrodes sont numérisées afin de tenir compte des variations et de la morphologie crânienne entre les sujets. Les impédances des électrodes sont ensuite réduites en injectant un gel dans chacune des électrodes.

Les données sont acquises pendant que des stimuli visuels sont présentés au participant. Une fois l'enregistrement terminé, le casque d'électrodes est soigneusement nettoyé. Les données acquises sont utilisées pour examiner la dynamique spatiale et temporelle de l'activité cérébrale associée à un processus cognitif donné.

Bonjour, je suis Scott Slotnik du Laboratoire de mémoire et de perception du Département de psychologie du Boston College. Aujourd'hui, nous allons vous présenter un protocole d'acquisition de potentiels évoqués enregistrés à haute densité. Nous utilisons cette procédure dans notre laboratoire pour étudier la dynamique spatiotemporelle de l'activité cérébrale lors de la mémorisation d'éléments visuels.

Commençons. Les potentiels évoqués liés à un événement, ou ERPs, offrent une méthode permettant de capturer la dynamique spatiotemporelle de la fonction cérébrale humaine avec une excellente résolution temporelle. Les données sont généralement mesurées dans une pièce blindée, ce qui minimise les interférences avec le signal neuronal capté par les électrodes.

Chaque électrode est reliée à un amplificateur, qui à son tour est connecté à un ordinateur d'acquisition de données placé à l'extérieur de la pièce blindée. Un ordinateur distinct est utilisé pour la présentation des stimuli en raison de possibles interférences avec le signal neuronal. Seuls les composants électriques essentiels doivent être placés à l'intérieur de l'enceinte blindée, comme l'écran de stimulation et le clavier de réponse.

Pendant les expériences, les participants sont assis sur une chaise confortable dotée d'accoudoirs et d'un dossier dont la hauteur assure un soutien des épaules afin de minimiser les artefacts musculaires au niveau du cou. Commençons par observer comment placer le casque d'électrodes. Les électrodes du participant sont intégrées dans un casque en élasthanne, ce qui réduit considérablement le temps d'application nécessaire pour positionner correctement le casque et placer l'électrode Oz selon le système d'électrodes 10-20. Lors de la mise en place du casque, veillez à ce qu'il soit symétrique gauche-droite, avec les électrodes médianes positionnées exactement sur la ligne médiane de la tête.

En outre, veillez à ce que les électrodes inférieures les plus postérieures soient situées au-dessus de la limite cervicale du crâne afin d'éviter les artefacts musculaires du cou. Une fois le casque en place, fixez les sangles latérales à l’aide d’une sangle sous le menton ou d’une ceinture sur mesure au niveau de la taille afin d'améliorer le contact des électrodes latérales avec la tête. Appliquez des électrodes adjacentes aux yeux afin de permettre ultérieurement l'élimination des artefacts liés aux mouvements oculaires ou aux clignements. Pour tenir compte de la variabilité du positionnement des électrodes et de la forme de la tête entre les sujets, les emplacements des électrodes sont mesurés pour chaque participant à l’aide d’un numériseur Polyus Fast Track.

Le numériseur comprend un émetteur, trois récepteurs qui se fixent sur la calotte, et un stylet permettant d'enregistrer la position de chaque électrode avec la calotte en place, une fois la numérisation des électrodes terminée. Passons maintenant à la réduction des impédances des électrodes : installez confortablement le participant sur la chaise d'enregistrement. Certains participants trouvent plus confortable qu'une serviette de toilette pliée soit légèrement glissée entre leurs épaules et le dossier de la chaise.

À présent, branchez le casque à électrodes multiples aux amplificateurs. Ensuite, l'impédance de chaque électrode doit être réduite de manière à se situer en dessous d'environ cinq kiloohms. Dans notre laboratoire, cette opération est réalisée en mesurant en temps réel les impédances à l'aide du logiciel Neuroscan, tout en injectant à l’aide d’une seringue stérile et d’une aiguille à bout émoussé un gel conducteur dans chaque orifice d’électrode.

Il existe plusieurs techniques permettant d'accélérer le processus de réduction de l'impédance, qui constitue l'aspect le plus long des enregistrements multicanal. En commençant par l'électrode de masse ou de référence, utilisez votre main dominante pour effectuer quelques cercles avec la seringue tout en la maintenant appuyée contre la tête. Pour déplacer les cheveux situés entre la seringue et le cuir chevelu, veillez à ne pas appuyer la seringue contre la tête du participant.

Le processus d'application du gel ne doit jamais causer de gêne au participant. Ensuite, tout en appuyant légèrement sur l'électrode avec la main non dominante, injectez une petite quantité de gel sur le cuir chevelu, puis retirez la seringue tout en continuant à injecter. Tout excès de gel formant un pont entre le cuir chevelu et le gel de l'électrode, qui dépasse de l'ouverture de l'électrode, doit être essuyé avec un mouchoir et jeté à ce stade.

Si l'ensemble initial des impédances des électrodes reste élevé, il convient de réappliquer du gel sur les électrodes de masse et de référence, car le gel devient généralement plus conducteur avec le temps. Une stratégie consiste à injecter du gel dans les électrodes situées dans un quadrant du cuir chevelu, par exemple le quadrant postérieur droit, jusqu'à ce que toutes les impédances commencent à diminuer. Ensuite, injecter du gel dans les électrodes du quadrant suivant jusqu'à ce que toutes les impédances commencent à diminuer, puis parcourir successivement les différents quadrants.

Réinjecter du gel sur les électrodes présentant l'impédance la plus élevée. Dans certains cas, le gel conducteur peut relier des électrodes adjacentes, ce qui entraîne une liaison entre leurs impédances. Cela réduit la résolution spatiale, mais cette situation est généralement mineure, car un grand nombre d'électrodes présentent une impédance réduite.

Voyons comment enregistrer les données avant de commencer une session d'enregistrement. Demandez au participant de prendre une position confortable et détendue, et de rester immobile. Cela permettra de minimiser les artefacts musculaires et liés aux mouvements.

Une fois que le participant est à l'aise, remettez-lui un clavier de réponse et retirez ou éteignez tout équipement non essentiel proche du participant, comme les lumières, afin de permettre une analyse ultérieure liée aux événements. Le début de chaque événement stimulus doit être signalé ou déclenché par l'ordinateur stimulus et enregistré conjointement avec les données électrophysiologiques. Nous envoyons des impulsions de déclenchement à chaque début de stimulus par le port parallèle via des programmes ePrime incluant une initialisation personnalisée du port en ligne et des scripts de déclenchement librement accessibles.

Ces déclenchements sont reçus et stockés par le logiciel de balayage. Lors de l'enregistrement de données électrophysiologiques, utilisez un filtre passe-haut standard pour éliminer les composantes de très basse fréquence, telles que le courant continu, qui sont sans rapport avec la réponse neuronale transitoire. Dans des environnements présentant très peu d'interférences, un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure très élevée, comme 200 hertz, peut être utilisé dans des environnements où le niveau d'interférences électromagnétiques ambiante est plus élevé.

Un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure d'environ 80 hertz et un filtre réjecteur à 60 hertz peuvent être utilisés, afin que la réponse soit dominée par le signal neuronal. Voyons maintenant comment nettoyer le casque. Une fois la session terminée, le casque multielectrode doit être soigneusement nettoyé et désinfecté immédiatement après l'achèvement de l'enregistrement.

Commencez par faire tremper le casque dans de l’eau tiède pendant cinq à dix minutes, puis rincez chaque électrode à l’aide d’un filet d’eau courante. Pour éliminer complètement tout le gel conducteur, utilisez l’extrémité émoussée d’un bâtonnet en bois ou d’un coton-tige afin de nettoyer les orifices des électrodes. Ensuite, faites tremper le casque dans un bain d’eau tiède savonneuse composé de quatre litres d’eau et d’une à deux onces de savon Dial pendant 30 minutes afin de garantir l’élimination complète du gel, puis rincez soigneusement le casque à l’eau.

Pour éviter la contamination croisée entre participants, le casque doit être trempé une dernière fois pendant 15 à 30 minutes dans un mélange désinfectant d'eau, par exemple quatre parties d'eau pour une partie d'ide, puis rincé soigneusement à nouveau à l'eau avant d'être accroché pour sécher. Il doit être placé de manière symétrique et sans tension, car il pourrait conserver une certaine forme correspondant à sa position durant le séchage, ce qui pourrait réduire la facilité d'une réduction ultérieure de l'impédance. Terminons en examinant quelques résultats représentatifs.

Nous allons maintenant présenter quelques résultats représentatifs suite à l'acquisition et à l'analyse des données ERP. La topographie de la tension au niveau du cuir chevelu à gauche et à droite reflète une réactivation rétinotopique rapide des régions corticales visuelles lors d'une mémoire précise d'éléments précédemment présentés respectivement dans le champ visuel droit et gauche. Je viens de vous montrer comment acquérir des données ERP à haute densité en utilisant cette procédure.

Il est important de se rappeler que le confort du participant passe toujours en premier. Voilà donc tout. Merci d'avoir regardé et bonne chance avec vos expériences.