Brief History and Background

Les premiers enregistrements neurophysiologiques connus d’animaux ont été réalisés par Richard Caton en 1875. L’avènement de l’enregistrement de l’activité électrique des êtres humains a pris un autre demi-siècle pour se produire. Hans Berger, un psychiatre allemand, a été le premier à réaliser l’EEG chez l’homme en 1924. L’EEG est une technique électrophysiologique d’enregistrement de l’activité électrique du cerveau humain. En raison de sa sensibilité temporelle exquise, la principale utilité de l’EEG réside dans l’évaluation du fonctionnement cérébral dynamique. L’EEG est particulièrement utile pour évaluer les patients chez qui l’on soupçonne des crises, de l’épilepsie ou des états de mal inhabituels. À quelques exceptions près, pratiquement tous les patients épileptiques présentent des altérations caractéristiques de l’EEG pendant une crise d’épilepsie (enregistrements ictaux, ou pendant la crise). La plupart des patients épileptiques présentent également des décharges épileptiformes (DEI) interictales (ou entre les crises) caractéristiques, appelées décharges à pointes (durée <70 μsec), à pointes et ondes, ou à ondes aiguës (durée 70-200 μsec).

L’EEG a également été adopté pour plusieurs autres indications cliniques. Par exemple, l’EEG peut être utilisé pour surveiller la profondeur de l’anesthésie pendant les procédures chirurgicales ; étant donné sa grande sensibilité à montrer les changements soudains dans le fonctionnement neuronal, même lorsqu’ils se produisent pour la première fois, il s’est avéré très utile dans ce cadre pour surveiller les complications potentielles telles que l’ischémie ou l’infarctus. Les formes d’onde de l’EEG peuvent également être moyennées, ce qui donne lieu à des potentiels évoqués (PE) et à des potentiels liés aux événements (PCE), des potentiels qui représentent l’activité neuronale d’intérêt liée temporellement à un stimulus spécifique. Les PE et les PRE sont utilisés en pratique clinique et en recherche pour l’analyse du fonctionnement visuel, auditif, somatosensoriel et cognitif supérieur.

On pense que l’EEG est principalement généré par les neurones pyramidaux corticaux du cortex cérébral qui sont orientés perpendiculairement à la surface du cerveau. L’activité neuronale détectable par l’EEG est la somme des potentiels postsynaptiques excitateurs et inhibiteurs de groupes relativement importants de neurones fonctionnant de manière synchrone. L’EEG conventionnel enregistré sur le cuir chevelu ou la surface corticale est incapable d’enregistrer les changements momentanés du potentiel de champ local provenant des potentiels d’action neuronaux. Veuillez consulter l’annexe 1 pour plus de détails sur les principes neurophysiologiques qui sous-tendent l’EEG.

Une réalité malheureuse de l’EEG est que l’activité cérébrale peut être submergée par d’autres activités électriques générées par le corps ou dans l’environnement. Pour être visibles à la surface du cuir chevelu, les minuscules tensions EEG générées par le cerveau doivent d’abord passer par de multiples filtres biologiques qui réduisent à la fois l’amplitude du signal et étalent l’activité EEG plus largement que son vecteur source initial. Les tensions cérébrales doivent traverser le cerveau, le LCR, les méninges, le crâne et la peau avant d’atteindre le site d’enregistrement où elles peuvent être détectées. De plus, d’autres activités électriques générées biologiquement (par les muscles du cuir chevelu, les yeux, la langue et même le cœur éloigné) créent des potentiels de tension massifs qui écrasent et masquent souvent l’activité cérébrale. Les détachements temporaires des électrodes d’enregistrement (appelés artefacts de “pop d’électrode”) peuvent éroder davantage l’EEG, voire imiter les rythmes cérébraux et les crises d’épilepsie. En résumé, les artefacts électriques biologiques et environnementaux interfèrent fréquemment avec la capacité de l’interprète à identifier avec précision les rythmes normaux et les schémas pathologiques. Heureusement, les artefacts possèdent de nombreuses caractéristiques distinctives qui sont facilement identifiables par des observateurs attentifs et bien entraînés. Veuillez consulter l’annexe 4 pour plusieurs exemples d’artefacts couramment rencontrés lors de l’enregistrement EEG.

Un écran EEG typique représente graphiquement les tensions sur le domaine vertical et le temps sur le domaine horizontal, fournissant un affichage en quasi temps réel de l’activité cérébrale en cours (figure 1). Avec l’enregistrement et la révision numériques, l’interprète peut modifier plusieurs aspects de l’affichage EEG pour des raisons de commodité et d’intelligibilité des données. L’interprète peut régler la sensibilité (également appelée “gain”) de l’enregistrement, en microvolts par millimètre, pour augmenter ou réduire la hauteur d’affichage des formes d’onde. Il est également possible de modifier la durée d’affichage, qui est parfois appelée “époque” et était autrefois appelée “vitesse du papier”. Des intervalles plus courts peuvent être visualisés en quelques secondes sur un écran d’ordinateur, ce qui constitue un avantage certain pour la visualisation d’événements EEG très brefs tels que les pointes épileptiformes. Inversement, l’échelle de temps peut être étendue pour afficher des segments plus longs de l’EEG sur plusieurs minutes afin d’observer des décharges rythmiques à évolution lente. Des filtres numériques peuvent également être appliqués pour réduire les artefacts dans certains contextes, mais ils doivent être utilisés avec une grande prudence car ils filtrent également l’activité EEG d’intérêt et peuvent déformer gravement les formes d’onde EEG.

L’EEG utilise le principe de l’amplification différentielle, ou l’enregistrement des différences de tension entre différents points à l’aide d’une paire d’électrodes qui compare un site d’électrode d’exploration active à une autre électrode de référence voisine ou éloignée. Seule la mesure des différences de potentiel électrique permet de générer des formes d’onde EEG discernables. Par convention, lorsque l’électrode d’exploration active (appelée G1, pour “Grid 1”, une convention historique de l’amplification analogique) est plus négative que l’électrode de référence (G2), le potentiel EEG est dirigé au-dessus du méridien horizontal (c’est-à-dire une onde ascendante), alors que si c’est l’inverse, lorsque l’électrode de référence est plus négative, le vecteur de potentiel EEG est dirigé sous le méridien horizontal (potentiel descendant). D’autres possibilités de polarité sont présentées dans la figure 2.

Une technique apparentée à l’EEG est la MEG, qui n’enregistre pas l’activité électrique mais, plutôt, utilise des capteurs pour capturer les champs magnétiques générés par le cerveau. La MEG fournit des informations complémentaires à l’EEG en mettant en évidence l’activité des dipôles cérébraux magnétiques. Comme les champs magnétiques sont moins dégradés par les filtres biologiques de la tête que l’activité électrique, les dipôles MEG peuvent produire des localisations plus précises des générateurs épileptiformes cérébraux que l’EEG. Un examen détaillé de la MEG dépasse le cadre de cette revue. Nous renvoyons le lecteur intéressé à l’excellente littérature récente sur le sujet (1-3). Voir la figure 3 pour un exemple de MEG.