Choix de l'équipement de neurofeedback de l'ADNF

Il existe sur le marché mondial du neurofeedback trois équipements professionnels dont l'efficacité est louée par les praticiens : Le LENS, NeurOptimal et Cygnet. Outre ces trois équipements, il en existe une vingtaine d'autres qui donnent aussi de très bons résultats, notamment ceux permettant de faire du neurofeedback 3D LORETA. Leur visibilité sur Internet est parfois minimale et il faut se rendre aux grands meetings américains ou européens sur le neurofeedback pour en voir une présentation.

 Le LENS

Le LENS n'est pas précisément un équipement de neurofeedback au sens où on l'entend couramment, c'est-à-dire donnant une simple information à l'utilisateur sur les signaux émis par son cerveau, car il stimule le cerveau par un signal électromagnétique. Cette approche plus radicale produit des résultats mais aussi souvent des effets secondaires indésirables.

Le LENS entraîne le cerveau à augmenter l'amplitude des signaux qu'il émet à différentes fréquences en faisant varier rapidement ces fréquences. L'idée est de perturber le fonctionnement habituel du cerveau en le forçant à travailler par entraînement et migration à des fréquences inhabituelles pour lui (destruction des attracteurs).

Le LENS, du fait de la puissance de son influence sur le cerveau, est un appareil délicat et complexe à utiliser, à réserver aux thérapeutes avertis. En moyenne, sept secondes de stimulation par semaine sont suffisantes pour obtenir des résultats, avec un risque évident de surdosage. Les effets secondaires sont parfois intenses et peuvent durer jusqu'à plusieurs jours avant de déboucher sur l'amélioration des symptômes.

 zAmp/NeurOptimal

L'équipement zAmp/NeurOptimal se distingue d'une vingtaine d'autres équipements professionnels de neurofeedback sur les points suivants :

		NeurOptimal est capable d'échantillonner les signaux cérébraux 256 fois par secondes (256 Hz) pour les fréquences de 0 à 60 Hz et le seul à utiliser l'algorithme de Dennis Gabor - prix Nobel de Physique en 1971 pour ses travaux sur l'holographie - qui est le plus proche du fonctionnement naturel du cerveau selon les travaux de Karl Pribram. Ces éléments sont à la base des bons résultats obtenus.
		Le placement des capteurs sur la tête est standard et ne nécessite pas une évaluation fastidieuse et coûteuse (un électro-encéphalogramme quantitatif ou QEEG). Aucun diagnostic préalable n'est requis. L'apprentissage du logiciel pour le praticien ou le particulier est simplifié et très rapide, d'autant plus que le logiciel fonctionne en mode entièrement automatique.
		Le système ne force pas l'amplitude des signaux à augmenter ou à diminuer mais cherche à stabiliser celle-ci autour d'une valeur préférée spontanément par le cerveau de l'utilisateur. Le cerveau travaille simultanément sur 20 cibles à la fois réparties sur les deux hémisphères cérébraux. Ce travail équilibré permet d'éviter les effets secondaires qui surviennent lorsque l'on se focalise sur une seule et unique cible où lorsque l'on force l'amplitude des signaux à atteindre une valeur prédéfinie.
		Pour l'utilisateur, l'apprentissage se fait inconsciemment et il n'a aucun effort à faire lorsqu'il écoute la musique ou regarde le film qui fournissent le feedback par de brèves interruptions (déconditionnement, feedback négatif). Avec les équipements classiques, l'utilisateur doit faire un effort volontaire pour atteindre un objectif et obtenir une "récompense" souvent sous forme d'un "bip" ou d'une musiquette (conditionnement opérant, feedback positif), parfois sous forme d'un jeu vidéo de type "PacMan" ou plus élaboré. Ceci peut conférer à la séance de neurofeedback un aspect plutôt rébarbatif. Avec NeurOptimal, l'utilisateur écoute ses propres CD audio et regarde ses propres DVD.

C'est en raison de cette analyse que l'ADNF a fait le choix de cet équipement même s'il est clair qu'il en existe d'autres qui donnent aussi de très bons résultats.

 NeuroAmp/Cygnet

Quelques caractéristiques de l'équipement NeuroAmp/Cygnet :

		Le placement des capteurs sur la tête ne nécessite pas forcément une évaluation par QEEG. Cependant, le praticien cherche à appliquer un protocole de neurofeedback adapté aux symptômes de la personne. La plupart des protocoles utilisés sont basés sur un placement bipolaire des capteurs et la mise en œuvre du protocole choisi n'est pas encore entièrement automatisée. L'apprentissage du logiciel et de ces protocoles par le praticien est donc plus long qu'avec NeurOptimal.
		Sauf pour le travail sur les potentiels corticaux lents, le système force l'amplitude des signaux à augmenter ou à diminuer vers une valeur de seuil contrôlée par le praticien ou gérée automatiquement par le logiciel, selon un protocole adapté aux symptômes de la personne. Lorsque des effets secondaires surviennent, indiquant que l'objectif souhaitable a été dépassé, il faut revenir légèrement en arrière. Cette approche médicale dépend du diagnostic de la personne.
		L'utilisateur ne doit plus faire un effort volontaire pour atteindre un objectif et obtenir une "récompense" (conditionnement opérant, feedback positif) comme en neurofeedback classique. L'apprentissage se fait désormais sans directives particulières et inconsciemment. L'utilisateur joue par exemple à un jeu vidéo où la voiture accélère ou ralentit en fonction de ses performances. Il peut aussi regarder ses propres DVD.

Cygnet à l'avantage d'être plus abordable financièrement que NeurOptimal. Il est aussi plus facile à installer et à maintenir en bon état de fonctionnement, et la relation avec le fournisseur américain est plus agréable. Cependant, il est apparemment moins sophistiqué mathématiquement, et il est moins automatisé. (Ce dernier point est un avantage aux yeux des praticiens qui par goût souhaitent intervenir techniquement sur la séance).

 Les autres équipements

Les équipements professionnels de neurofeedback disponibles sur le marché sont plus ou moins "ouverts" ou "fermés". Un système "ouvert" permet de jouer sur une multitude de paramètres concernant l'analyse des signaux cérébraux ou le type de feedback envoyé à l'utilisateur. Il permet au chercheur scientifique d'expérimenter de nouvelles approches. Il est assez peu automatisé, plutôt complexe à utiliser, et il peut entraîner des effets secondaires entre les mains d'un praticien inexpérimenté. A l'inverse, un système "fermé" met en œuvre de façon plus ou moins automatisée une approche de neurofeedback sûre et efficace, validée par ses concepteurs ou par l'ensemble de la profession au fil des ans. Il est plus facile à utiliser et entraîne moins d'effets secondaires (s'il est bien conçu). Certains systèmes sont à la fois "ouverts" et "fermés" et proposent ces deux modes de fonctionnement.

La tendance clairement observable est que les systèmes destinés aux praticiens qui étaient "ouverts" à l'origine se "ferment" maintenant de plus en plus. Les nombreuses voies qui ont été explorées au fur et à mesure de l'évolution du neurofeedback permettent aujourd'hui de dissocier ce qui est essentiel pour obtenir des résultats positifs, de ce qui est superflu et sans valeur ajoutée. Des protocoles anciens qui étaient pourtant efficaces ont pu être abandonnés au profit d'une approche plus pertinente, simplifiée et de plus en plus automatisable, et limitée à la quintessence de ce qui permet au neurofeedback d'être efficace.

Parmi les voies qui ont été explorées pour améliorer l'efficacité du neurofeedback, il y a l'utilisation de l'électro-encéphalogramme quantitatif (QEEG) avant de débuter les séances. Cet examen permet de mesurer à un instant donné les signaux électriques présents en 19 endroits (ou plus) du cerveau. Ces signaux sont ensuite comparés à une base de données de référence où les signaux cérébraux de plusieurs centaines de personnes saines ou ayant des symptômes ont été enregistrés. On en déduit ainsi les corrections qui devraient être appliquées par neurofeedback aux signaux cérébraux de la personne examinée. Autant cette voie méritait d'être explorée, ce qui représente un effort de recherche considérable, autant elle tarde à démontrer sa valeur ajoutée. D'une manière plus générale, le placement des capteurs à un endroit particulier de la tête plutôt qu'au "centre" de chaque hémisphère cérébral (en C3 et C4) n'apporte peut-être rien de plus en terme d'efficacité de la séance de neurofeedback. Les signaux cérébraux sont en effet identiques à 95% quel que soit l'emplacement du capteur sur la tête et les 5% qui diffèrent ne sont pas forcément les plus significatifs. Et comparer une photographie instantanée des signaux cérébraux (qui varient constamment) à une base de donnée de référence en vue de les normaliser est moins efficace que de comparer ces signaux à eux-mêmes en permanence pour les "re-normaliser", c'est à dire les ramener à la norme de la personne elle-même : c'est ce que font NeurOptimal et Cygnet. Il est possible qu'aujourd'hui le neurofeedback 3D LORETA parvienne à démontrer par son efficacité l'intérêt de la localisation dans le cerveau de la source des signaux cérébraux. Mais cela n'est pas encore clairement établi.

Traditionnellement, les protocoles de neurofeedback ont cherché à diminuer ou à augmenter l'amplitude du signal cérébral à certaines fréquences. Cette approche permettait d'obtenir de bons résultats, c'est à dire une diminution des symptômes de la personne. Initialement, le praticien de neurofeedback définissait lui-même l'amplitude du signal à atteindre, par exemple en référence à une base de données déterminant ce que devait être un signal "normal". Dans Cygnet aujourd'hui, le praticien choisi la bande de fréquences où l'amplitude minimale doit augmenter, et cette amplitude doit augmenter par rapport à ses valeurs précédentes et non plus par rapport à une norme extérieure. Quant aux fréquences où l'amplitude maximale du signal doit diminuer, c'est maintenant géré automatiquement et toutes les fréquences sont concernées. On peut supposer que d'ici quelques années, les fréquences où l'amplitude minimale du signal doit augmenter seront aussi gérées automatiquement, se rapprochant ainsi du mode de fonctionnement de NeurOptimal qui conserve en cela plusieurs années d'avance sur les systèmes concurrents. Dans NeurOptimal, on peut en simplifiant dire que toutes les fréquences doivent diminuer en amplitude par rapport à leur valeur maximale et augmenter par rapport à leur valeur minimale. C'est à dire que l'amplitude doit devenir plus stable à toutes les fréquences, ou plus précisément, sa variabilité émergente doit diminuer. Il n'y a plus besoin d'appliquer un protocole particulier aux symptômes de la personne en jouant sur telle ou telle fréquence. L'expérience montre que cette approche globale est plus efficace que l'approche centrée sur les symptômes de la personne et qu'elle supprime le risque d'effets secondaires. En outre, elle diminue les coûts de prise en charge. Etant indépendante d'un diagnostic préalable et n'étant plus orientée vers le traitement de symptômes spécifiques, elle sort désormais du champ médical, ce qui bien sûr n'empêche pas les médecins de l'utiliser dans un but thérapeutique.

Outre son mode de fonctionnement principal, Cygnet propose encore quelques protocoles anciens qui finiront par disparaître mais qui sont conservés pour ne pas brusquer les praticiens de longue date. A chaque nouvelle version depuis 15 ans, NeurOptimal a supprimé ces protocoles devenus inutiles, au profit d'une approche unique tout aussi efficace. Ces évolutions ont été imposées aux praticiens utilisateurs qui ont dû à chaque fois abandonner à regret l'expérience acquise. Aujourd'hui, le système est entièrement automatisé (mode "fermé"). L'automatisme n'est maintenant plus débrayable (mode "ouvert") car il est clair que le praticien ne peut pas manuellement réaliser une séance aussi efficace que celle entièrement pilotée par l'ordinateur en temps réel. Le rôle du praticien reste essentiel mais il se déploie désormais autour de la séance de neurofeedback et non plus dans le choix des paramètres techniques de cette séance.

Si les chercheurs peuvent toujours tirer parti d'un système "ouvert" et d'un électro-encéphalogramme quantitatif (QEEG) pour expérimenter de nouvelles approches, les nouveaux praticiens de neurofeedback s'orientent désormais vers les systèmes "fermés" et automatisés. Quant aux praticiens/chercheurs de longue date, ils ont du mal à renoncer à la suprématie que leur procurait leur expérience durement acquise avec les systèmes "ouverts" et ils vivent souvent mal le fait que les systèmes plus automatisés d'aujourd'hui soient comparativement faciles à mettre en œuvre par les nouveaux praticiens ou même dans les familles. Cette évolution est pourtant inéluctable, et elle n'est pas terminée. D'ici quelques années, NeurOptimal devrait se débarrasser de l'ordinateur sous Windows et se présenter sous forme d'une application sur smartphone ou d'un boîtier muni de boutons de réglage, d'un petit écran de contrôle, de prises de connexion pour les capteurs et d'un port USB pour charger la musique que l'on souhaite utiliser pour la séance. Avec éventuellement un port vidéo pour connecter un écran et regarder un film ou jouer à un jeu vidéo. On attend aussi l'arrivée d'un casque avec capteurs intégrés ce qui permettrait de se débarrasser de l'emploi de pâte conductrice sur la tête...

 Principe de fonctionnement du logiciel NeurOptimal

(NB : la description ci-dessous du neurofeedback tel qu'il est mis en œuvre par le logiciel NeurOptimal est inévitablement simplifiée, et ne peut rendre totalement compte ni de la subtilité du calcul mathématique lors de l'analyse du signal cérébral, ni de la subtilité des effets produits sur le cerveau. Les effets décrits ci-dessous sont une hypothèse plausible en l'état actuel des connaissances sur le fonctionnement cérébral mais ils restent difficiles à démontrer. Cette hypothèse n'engage que l'ADNF.)

Lors d'une séance de neurofeedback, le logiciel NeurOptimal analyse en temps réel le signal électrique produit par le cerveau de la personne dans chaque hémisphère cérébral. Ce signal EEG complexe peut être décomposé comme étant la superposition de 60 signaux réguliers constitués respectivement de une à 60 oscillations par secondes, l'amplitude de ces oscillations variant constamment. Ces signaux réguliers de fréquence s'étageant de 1 à 60 Hz sont regroupés en 10 bandes de fréquences significatives pour chaque hémisphère cérébral : les signaux de 0 à 6 Hz sont regroupés dans la bande delta-thêta, les signaux de 8 à 13 Hz sont regroupés dans la bande alpha, etc. Le logiciel surveille alors dans chaque bande de fréquences l'apparition d'une turbulence, c'est-à-dire une variation brutale d'amplitude du signal électrique. L'augmentation brutale de l'amplitude à une fréquence donnée signifie qu'un nombre croissant de neurones est soudainement recruté pour laisser passer un courant électrique (l'influx nerveux) de façon répétée à cette fréquence. Dans le pire des cas, c'est le signal précurseur d'une crise d'épilepsie.

Lorsque la naissance d'une turbulence est détectée, le logiciel NeurOptimal interrompt brièvement le son de la musique ou du film visionnés pendant la séance. Cette microcoupure déclenche dans le cerveau de la personne la réponse d'orientation ce qui a pour conséquence d'interrompre immédiatement le développement de cette turbulence. Cette réaction est spontanée et inconsciente, ne nécessitant aucun effort volontaire de la personne. D'ailleurs très souvent la microcoupure n'est pas perçue consciemment.

La réponse d'orientation est un mécanisme de survie, également présent chez les animaux, et qui consiste à orienter immédiatement l'attention vers une source de danger potentiel lorsqu'une variation inattendue survient dans le flot d'information reçu par le cerveau. Pendant la séance de neurofeedback, cette variation inattendue, c'est la microcoupure de la musique ou du film. Pour un de nos ancêtres chassant dans la forêt, ce pouvait être le craquement d'une branche... Pour donner la priorité absolue à l'observation immédiate d'un danger potentiel, la réponse d'orientation s'appuie sur l'activation de neurones inhibiteurs, ces neurones qui diminuent voire bloquent la transmission de l'influx nerveux par d'autres neurones. L'activité en cours du cerveau qui allait donner naissance à une turbulence est inhibée au profit de l'observation aigüe de l'instant présent.

Suite au déclenchement de la réponse d'orientation, un certain nombre de neurones inhibiteurs de la turbulence électrique naissante ont donc été activés et parcourus par un courant. Et un certain nombre de neurones excitateurs (ceux qui augmentent la transmission de l'influx nerveux) qui allaient être recrutés pour participer à cette turbulence n'ont finalement pas été parcourus par un courant car la turbulence a été interrompue. Or la mémorisation qui s'appuie sur le renforcement de circuits neuronaux nécessite que ces circuits soient parcourus de façon répétée par l'influx nerveux. Une connexion neuronale qui est activée régulièrement se renforce. Inversement, une connexion neuronale qui n'est plus activée s'affaiblit puis finit éventuellement par s'étioler⁽¹⁾. Des connexions neuronales inhibitrices vont donc être renforcées par la micro-interruption de la musique (ou du film) et le déclenchement de la réponse d'orientation. Et des connexions neuronales excitatrices vont être affaiblies suite à l'interruption de la turbulence détectée. Au final, le renforcement de connexions neuronales inhibitrices et l'affaiblissement de connexions neuronales excitatrices impliquées dans des turbulences amèneront progressivement le cerveau de la personne à un fonctionnement plus équilibré, moins anxiogène, entrainant chez certains des améliorations fonctionnelles considérables.

En résumé :
- Le logiciel NeurOptimal analyse le signal cérébral et surveille les turbulences dans 10 bandes de fréquences pour chaque hémisphère cérébral.
- Lorsque la naissance d'une turbulence est détectée, le logiciel NeurOptimal interrompt brièvement le son de la musique ou du film.
- Cette microcoupure déclenche la réponse d'orientation ce qui interrompt immédiatement le développement de la turbulence.
- Ceci induit le renforcement de connexions neuronales inhibitrices et l'affaiblissement de connexions neuronales excitatrices impliquées dans des turbulences.
- Au final, le cerveau de la personne est amené à un fonctionnement plus équilibré.
 

⁽¹⁾Au risque de compliquer un peu les choses, on peut essayer de préciser cette affirmation qui n'est qu'approximative. Depuis l'hypothèse originelle de Donald Hebb en 1949, une des règles de renforcement des connexions neuronales semble se confirmer :
Soit un neurone N1 connecté à un neurone N2 et susceptibles d'être parcourus par l'influx nerveux dans le sens N1 vers N2 (noté N1>N2)
Si N1 et N2 sont fortement activés simultanément (notés N1_F et N2_F), leur connexion se renforce (N1_F>>N2_F).
Donc N1_F>N2_F tend vers N1_F>>N2_F.

A l'aide du schéma ci-dessous, reprenons maintenant le contexte de la naissance d'une turbulence. Ce contexte s'appuie essentiellement sur des neurones excitateurs fortement activés (E_F) et connectés entre eux (E1_F>E2_F). Si on laisse la turbulence se développer, la règle énoncée ci-dessus s'appliquera massivement : les connexions neuronales excitatrices se renforceront (E1_F>>E2_F) ce qui facilitera ultérieurement l'apparition de nouvelles turbulences. Ceci est évité en inhibant la turbulence naissante par le déclenchement de la réponse d'orientation. Ce nouveau contexte s'appuie essentiellement sur l'activation forte de neurones inhibiteurs (I1_F) connectés aux neurones excitateurs fortement activés (E2_F) qui participent à la turbulence, ces neurones inhibiteurs étant eux-mêmes activés par des neurones excitateurs (E3_F) stimulés par le déclenchement de la réponse d'orientation. La règle énoncée s'applique à nouveau (à ceci près que sa validité reste encore à démontrer pour les connexions inhibitrices) : les connexions neuronales inhibitrices se renforcent (E3_F>>I1_F>>E2_F) ce qui facilitera ultérieurement l'inhibition de nouvelles turbulences. D'autre part, en associant systématiquement la réponse d'orientation à la turbulence naissante, la règle énoncée s'applique pour renforcer les connexions E2_F>I1_F ce qui fait que la turbulence naissante devient capable de déclencher elle-même son inhibition par conditionnement (E2_F>>I1_F>>E2_F). Lors du déclenchement de la réponse d'orientation, l'apprentissage complet se résume alors par : E1_F>>E2_F évité pour les neurones E2 qui n'ont pu participer à la turbulence qui a été inhibée, et E3_F>>I1_F>>E2_F et E2_F>>I1_F>>E2_F pour ceux qui participaient à la turbulence pendant son inhibition.

(D'après le modèle de Wilson-Cowan)
 

 Principe de fonctionnement des logiciels de neurofeedback classique

(NB : ici encore, la brève description ci-dessous du neurofeedback tel qu'il est mis en œuvre par ces logiciels est inévitablement simplifiée, et ne peut rendre totalement compte ni de la subtilité du calcul mathématique lors de l'analyse du signal cérébral, ni de la subtilité des effets produits sur le cerveau.)

Les équipements de neurofeedback classique décomposent également le signal électrique produit par le cerveau en divers bandes de fréquences mais ils s'intéressent à la valeur absolue de l'amplitude du signal dans ces bandes de fréquences, et non pas comme le logiciel NeurOptimal uniquement aux variations brutales de cette valeur. Lorsque la valeur de l'amplitude augmente ou diminue au-delà d'un certain seuil, d'une façon considérée comme souhaitable en référence à une "norme" de bon fonctionnement cérébral, la personne faisant la séance est "récompensée" par l'apparition d'une conséquence appétitive ou le retrait d'un stimulus aversif. Par exemple le son du film ou de la musique augmente et l'image s'éclaircie, ou la fusée du jeu vidéo accélère. Inversement, lorsque l'amplitude du signal n'évolue pas de façon satisfaisante, la personne faisant la séance est "punie" par l'apparition d'une conséquence aversive ou le retrait d'un stimulus appétitif : le son du film ou de la musique diminue et l'image s'assombrie, ou la fusée du jeu vidéo ralentit, etc. Par ce mode de conditionnement opérant (punition/récompense), la personne apprend à moduler l'amplitude de ses signaux cérébraux, un peu en tâtonnant au début car il n'est pas évident lorsque l'on est "puni" de corriger un signal cérébral sur lequel a priori on a peu de contrôle volontaire, sauf à moduler son état psychologique en cherchant à se relaxer ou à se concentrer, etc, en étant guidé dans ce sens par le praticien. Ce mode d'apprentissage par contrôle conscient est plus lent que l'apprentissage inconscient mis en œuvre par le logiciel NeurOptimal et il nécessite un nombre de séances supérieur d'environ 50% pour un résultat équivalent.

 Principe de fonctionnement du neurofeedback 3D LORETA

Le neurofeedback LORETA suit le même principe de conditionnement opérant que le neurofeedback classique. Mais en utilisant un nombre supérieur de capteurs placés sur la tête (habituellement 19), et par une analyse mathématique très complexe, il devient possible d'approximer la source des signaux cérébraux en 3 dimensions dans le cerveau et ainsi de mieux cibler la zone du cerveau que l'on souhaite entraîner. Ce type de neurofeedback se révèle plus performant que le neurofeedback classique, dans une proportion qui reste encore à établir. L'utilisation de 19 canaux et la nécessité pour le praticien d'avoir un haut niveau de formation en neurofeedback a un impact non négligeable sur le coût de la séance.

Depuis peu, la société NeuroVP offre la possibilité de faire du neurofeedback LORETA à domicile.

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