Cours 4

Question 1

L’EEG reflète les variations de courants ioniques ____.

Answer 1

extra-cellulaires

Question 2

L’EEG reflète l’activité qui survient à l’ ____ du neurone.

Answer 2

à l’extérieur du neurone. Les PPS

Question 3

Les PPS font varier les courants ioniques à l’extérieur du neurone. La différence de charge entre la région basale et la région apicale donne lieu à un ____.

Answer 3

dipôle

Question 4

Quelles sont les conditions optimales de configuration des neurones pyramidaux pour l’enregistrement du signal EEG?

Answer 4

Pour que la puissance du signal capté soit optimale :
* Dipôles dans la même direction (les + avec les + et les - avec les -)
* Dipôles doivent avoir une composante verticale p/r au scalpe
* Le plus proches possible du scalpe (champ électrique diminue exponentiellement avec la distance)

Question 5

Qu’est-ce qu’un dipôle de courant équivalent ?

Answer 5

Dipôle de courant équivalent : la sommation/moyenne de l’activité électrique de tous les dipôles. On peut le modéliser. C’est l’outil qu’on utilise pour retrouver la source de l’activité cérébrale. Forme un très grand dipôle qu’on va mesurer au niveau topographique.
(C’est une façon de modéliser/représenter l’activité de la source, ce n’est pas l’explication fondamentale de la source)

Question 6

Quelle est l’utilité du concept de dipôle équivalent pour la source de l’activité cérébrale ?

Answer 6

Vecteurs de dipôles équivalents peuvent être utilisés pour localiser la source sur un espace tridimensionnel

Question 7

Pourquoi est-ce que c’est difficile d’identifier l’activité des sources profondes (2) ?

Answer 7

(1) Parce que le champ électrique diminue exponentiellement avec la distance et (2) parce que l’orientation variée des structures sous-corticales fait que les champs électriques de beaucoup de sources s’annulent entre eux

Question 8

Quelles sont les 4 composantes qui définissent l’EEG en tant qu’onde sinusoïdale ?

Answer 8

La période/le cycle
La variation de l’amplitude (puissance)
La variation de la fréquence
La variation de la phase

Question 9

Qu’est-ce qui permet d’obtenir des oscillations cérébrales dans le signal enregistré ?

Answer 9

La synchronisation locale de l’activité cérébrale. Plus des neurones localement proches déchargent de façon synchronisée, plus le signal résultant forme un pattern oscillatoire (après transformations nécessaires)
(Ça fait qu’il y a une certaine “consistance” dans le signal, donc qu’on enregistre un pattern d’oscillations.)

Question 10

La synchronisation locale affecte quelle composante du signal EEG (en tant qu’onde sinusoïdale) ?

Answer 10

Synchronisation locale + –> Amplitude + (puissance)

Question 11

Explique ce qu’est un spectrogramme.

Answer 11

Puisque le signal EEG est la somme de plusieurs fréquences sous-jacentes, on peut le décomposer en différentes bandes de fréquences.
Spectrogramme est la courbe de l’amplitude (puissance) en fonction de la fréquence.
Permet de voir l’amplitude des différentes bandes de fréquences présentes dans le signal.

Question 12

Pourquoi est-ce que les spectrogrammes montrent une puissance élevée à 60 Hz ?

Answer 12

C’est le bruit causé par la source de courant, qui est de 60 Hz. Donc apparaît bien distinctivement dans le spectrogramme.

Question 13

Qu’est-ce qu’on peut conclure sur les patients Alzheimer à l’aide d’un spectrogramme de leur activité cérébrale au repos ?

Answer 13

Patients Alzheimer ont des plus grandes amplitudes d’oscillation que le groupe contrôle dans les basses fréquences, et des plus petites amplitudes autour de 10 Hz.

Question 14

Qu’Est-ce qu’on peut conclure sur les capacités de discrimination visuelle à l’aide de l’EEG ?

Answer 14

ERP a une amplitude plus élevée pour les essais où la cible est manquée, et ces oscillations surviennent avant même qu’ils répondent (pré-stimulus). –> Donc peut prédire si vont détecter la cible ou non en fonction de leurs oscillations.

Question 15

Pour regarder les potentiels évoqués, on doit toujours ____ le signal sur un ____.

Answer 15

Aligner le signal sur un événement

Question 16

Pour regarder les potentiels évoqués, après avoir aligné les différents essais, on doit ____.

Answer 16

Moyenner

Question 17

Bruit

Answer 17

Toute variation de potentiel qui n’est pas systématiquement liée à l’événement d’intérêt

Question 18

Qu’est-ce que le moyennage permet d’obtenir ?

Answer 18

Le moyennage permet de réduire le bruit et de faire ressortir le signal d’intérêt.
–> Augmentation du rapport signal sur bruit

Question 19

Pourquoi est-ce que le fait de moyenner les signaux des différents essais réduit le bruit mais pas le signal d’intérêt?

Answer 19

Parce que le bruit est aléatoire, donc le moyenner va faire que le bruit des différents essais s’annule. Alors que le signal d’intérêt est systématique, donc le moyennage va le conserver.

Question 20

Les potentiels évoqués sont définis en fonction des ____, et de leur ____.

Answer 20

Les potentiels évoqués sont définis en fonction des variations de l’EEG dans le temps, et de leur topographie.

Question 21

Pourquoi est-ce que c’est important d’éliminer les artéfacts/le bruit?

Answer 21

Parce que la taille d’effet du signal d’intérêt est plus petite que la taille d’effet des artéfacts, donc les artéfacts masquent le signal d’intérêt.
–> Augmentation du signal sur bruit

Question 22

Quelle méthode peut-on utiliser pour identifier les artéfacts ? Explique la méthode.

Answer 22

L’analyse en composantes indépendantes : décomposer le signal pour retrouver les différentes sources qui le composent. –> Donne une topographie et une variation dans le temps pour chacune des composantes.
Suppose que (1) l’EEG reflète un mélange de signal d’intérêt et d’artéfacts qui sont temporellement indépendants et que (2) l’activité à chaque électrode reflète la somme linéaire de potentiels provenant du cerveau, du scalpe et du corps

Question 23

Pourquoi est-ce qu’il est facile de détecter les artéfacts physiologiques (mouvements oculaires, clignements des yeux, etc.) juste en se basant sur leur topographie ?

Answer 23

Les artéfacts physiologiques ont une topographie particulière/prototypique, donc on peut les reconnaître en se fiant à leur pattern de topographie.

Question 24

Résume les étapes de l’analyse en composantes indépendantes

Answer 24

• Décomposition du signal en composantes indépendantes
• Identification des artéfacts en fonction de leur topographie prototypique
• Recomposition du signal EEG sans les artéfacts

Question 25

Pourquoi est-ce qu’on conserve une section de transition dans les filtres de fréquences ?

Answer 25

Ça permet d’éviter qu’il y ait distorsion dans le signal, ce qui serait un artéfact.

Question 26

Quelles fréquences résulteraient d’un filtre high-pass 30 Hz cut-off ?

Answer 26

On garderait les fréquences de 20 Hz et plus (car bande de transition entre 20 et 30).

Question 27

Pour les PE, quelles fréquences on élimine systématiquement (par défaut) ?

Answer 27

Pour les potentiels évoqués, on élimine ce qui est en dessous de 0.1 Hz et ce qui est au-dessus de 30 Hz.

Question 28

Quelles fréquences résulteraient d’un filtre 60 Hz ?

Answer 28

50 à 70 Hz

Question 29

Quelles fréquences résulteraient d’un filtre band-pass 10-30 Hz ?

Answer 29

Environ 5 à 40 Hz.

Question 30

À quoi sert l’étape de re-référence dans le pré-traitement des données ?

Answer 30

Les mêmes composantes émergent différemment en fonction de la référence utilisée.
Donc re-référencer permet à certains effets d’émerger, qu’on n’aurait peut-être pas vus avec une autre référence
Donc le choix de référence peut influencer notre capacité à détecter un effet ou pas.
(Et la re-référence n’altère pas les données)

Question 31

Pour re-référencer, on peut changer d’électrode de référence. Quelle autre référencer peut-on utiliser ?

Answer 31

Une des références utilisées peut être la moyenne de toutes les électrodes. Ensuite mesure variation de chaque électrode par rapport à cette moyenne à un temps donné

Question 32

En quoi consiste la correction du niveau de base ?

Answer 32

On aligne les PE au temps 0 pour être certains que l’effet observé est dû à la stimulation/l’événement d’intérêt.

Question 33

2 caractéristiques des PEs sont utilisées en recherche. Lesquelles ?

Answer 33

Les PEs se différencient selon leur amplitude (1) et leur latence (2).
On s’intéresse aux variations d’amplitude et aux variations de latence entre le signal de 2 conditions différentes.
Latence : le moment où le PE survient par rapport à l’événement d’intérêt.

Question 34

Quels sont les différents moyens de déterminer l’amplitude d’une composante, et quels sont leurs désavantages respectifs (4) ?

Answer 34

(1) Prendre l’amplitude maximale. Désavantage : cette valeur elle est très bruitée car différences inter-sujets donc pas très fiable.
(2) Calculer la différence entre les 2 courbes sur l’ensemble de la ligne temporelle. Désavantage : comparaisons multiples donc réduit la valeur p, donc réduit la capacité à détecter les effets plus petits.
(3) Déterminer une fenêtre d’intérêt (exemple : 200 à 300 ms) dans laquelle on calcule la moyenne. Peut la déterminer selon la littérature. Désavantage : les critères pour la taille de la fenêtre sont arbitraires, donc susceptible à des erreurs.
(4) Calculer l’amplitude d’un minimum à un maximum. Désavantage : très bruité. Surtout utilisé si on veut comparer différentes composantes (PEs).

Question 35

Quels sont les différents moyens de déterminer la latence d’une composante (3) ?

Answer 35

(1) Latence entre le temps 0 et l’amplitude maximale

Techniques qui se basent sur le moment auquel commence une composante :
(2) Latence entre le temps 0 et 25 % de l’aire sous la courbe du ERP
(3) Latence entre le temps 0 et 25 % de l’aire sous la courbe du ERP

(2) et (3) ont plus de bruit parce que le moment qu’on considère comme étant le début de la composante est assez arbitraire.

Question 36

Quelles sont les différentes façons de choisir les électrodes qu’on va utiliser (5) ?

Answer 36

(1) Se fier à la littérature
(2) Grouper les électrodes en sous-groupes, et prendre celles de la région du cerveau qui correspond à la région d’intérêt (si on la connaît)
(3) Mesurer les potentiels sur l’ensemble de la topographie et corriger pour les comparaisons multiples (mais diminution du p) ;
(4) Inclure l’emplacement des électrodes dans notre modèle statistique, en tant que variable indépendante (évaluer l’ensemble de la topographie à l’aide de statistiques multivariées dans lesquels l’emplacement est aussi une variable indépendante)
(5) Faire une analyse en composantes indépendantes (décomposer le signal en différentes sources), pas pour trouver les artéfacts mais pour isoler le potentiel évoqué (notre composante d’intérêt) pour isoler la source.

Question 37

À quoi servent les PEs ?

Answer 37

(1) Déterminer la chronométrie du traitement d’information (EEG a très bonne résolution temporelle donc peut savoir si un potentiel donné est associé à un certain traitement cognitif)

(2) Déterminer quels processus perceptifs, cognitifs, moteurs ou affectifs sont influencés par une manipulation expérimentale donnée

(3) Décomposer les effets observés au niveau comportemental durant une expérience en différents processus sous-jacents; (l’EEG permet de décomposer ces effets et de voir que plusieurs PEs contribuent à l’effet comportemental observé)

(4) Un signal cérébral qui peut agir à titre de biomarqueurs ? (exemples : développement de trouble d’anxiété tôt dans le développement –> altération du signal de détection d’erreur. Ou potentiels évoqués chez les traumatisés crâniens permettent de savoir si cette personne va sortir du coma ou si mort cérébrale)

Question 38

Quels sont les avantages des PEs ?

Answer 38

(1) Faciles à utiliser et à calculer
(2) Maximisent le ratio signal-sur-bruit donc permettent de détecter petits effets
(3) Plusieurs aspects pratiques dans le domaine clinique (ex : savoir si bon candidat pour un certain traitement, exemple l’hypnose)
(4) Les travaux scientifiques sur les PEs sont denses (permet de faire des liens entre beaucoup de résultats –> compréhension plus large, contrairement à l’AI par exemple)

Question 39

Quels sont les désavantages des PEs ?

Answer 39

(1) Le processus de moyennage élimine la variabilité inter-essai (difficile d’observer les effets non-alignés sur les événements d’intérêts)
(2) Interprétation neurophysiologique des PEs est parfois difficile (phénomène de surface. Plusieurs sources cérébrales peuvent donner lieu à un même PE résultant.)
(3) Requiert souvent beaucoup d’essais