Nature du signal

Terminologie : EEG ou ERPs?

La distinction est simple mais elle a tendance à être négligée, ce qui est dommageable lorsque nous mettons les mains dans l'analyse du signal.

L'EEG (électroencéphalogramme) est l'activité électrique continue enregistrée par l'électroencéphalographe. Si ce signal apporte des informations intéressantes (d'un point de clinique et de recherche fondamentale) il est également limité par sa nature. Puisqu'il consiste en une mesure continue de l'activité, il est très difficile d'identifier dans ce signal ce qui relève d'un processus perceptif ou cognitif spécifique.

Les ERPs (Event-Related Potentials ou Potentiels Évoqués) sont une mesure du signal électrique à un moment défini (avant, pendant ou après l'apparition d'un stimulus), extraite du signal EEG et moyennées sur la base de la répétition d'une stimulation.

Fig.1 : Lien entre EEG et ERPs (extraite de Luck, 2014)

La figure 1 montre ce lien entre EEG et ERPs. Dans cette figure, un signal est enregistré lors de la réalisation d'une tâche dite 'oddball' qui consiste en la présentation de stimuli fréquents (ici, les X) vs. peu fréquents (ici, les O). Le signal C est le signal EEG brut extrait de l'électrode Pz. Les courbes E représentent le signal brut recueilli à l'apparition des stimuli X et O. Les courbes F sont les signaux moyennés à partir des courbes E, autrement dit les ERPs associés aux stimuli fréquents et peu fréquents.

Le Potentiel Post-Synaptique

Les ERPs proviennent pour la plupart de l'enregistrement du potentiel post-synaptique (PSP), c'est-à-dire l'activité électrique émise par les neurones après réception des neurotransmetteurs. Si plusieurs neurones sont regroupés, orientés dans la même direction et émettent un PSP en même temps, ce signal peut voyager rapidement et traverser les différentes structures jusqu'au scalp.

Pourquoi une orientation similaire ?

Un neurone seul émet une activité électrique faible et isolée. Les propriétés de ce signal font que plusieurs signaux émis de neurones orientés différemment auront tendance à s'annuler. Alors que lorsque les neurones sont orientés dans la même direction, les propriétés du PSP font que les PSP de chaque neurone vont s'additionner.

Quels neurones ?

Les neurones les plus propices à l'émission et l'enregistrement de ces signaux sont les cellules pyramidales du cortex cérébral. Ces cellules sont structurellement organisées de manière perpendiculaires à la surface corticale, ce qui fait que les signaux PSP auront tendance à s'additionner plutôt qu'à s'annuler. Ceci explique aussi pourquoi l'activité électrique des structures sous-corticales ne peut être enregistrée de manière fiable : leur structuration neuronale ne s'y prête pas.