Modulation d’ERD et d’ERS

Suite aux résultats obtenus à partir des analyses temps-fréquence (Figure 5.5) et topographiques

(Figure 5.6), les modulations ERD et ERS ont été calculées pour trois bandes de fréquences (mu,

bêta et mu+bêta) pour tous les sujets. La figure 5.7 met en évidence le grand moyennage pour

tous les sujets pour l’électrode C3.

• Dans la bande de fréquences mu, une désynchronisation apparaît et atteint -15% pendant

les deux tâches MI et MI + MNS (de 0 à 2000 ms). Cette observation confirme que l’ERD

conséquente à l’imagination de mouvement n’est pas affectée par la MNS (outre le léger

PSR pour MNS) dans la bande mu. Logiquement, cette désynchronisation n’existe pas

pour la condition MNS ;

Figure 5.5: Analyse temps-fréquence et grand moyennage (n=16) des ERSP pour le mouvement

réel, l’imagination motrice, l’imagination motrice pendant une stimulation du nerf médian (MI +

MNS) et la stimulation (MNS) seule pour l’électrode C3. Une ligne noire montre le bip de GO et

le bip d’arrêt. L’éclair indique quand la MNS a commencé. La couleur rouge correspond à une

ERS et la couleur bleue à une ERD. La différence significative (p<0,05) est indiquée en marron

dans la partie droite de la figure.

• Après la tâche motrice, un léger rebond apparaît pour les conditions MNS et MI + MNS.

L’ERD dans la bande de fréquences bêta se comporte de manière similaire à l’ERD dans la

bande mu. Seules les conditions MI et MNS affichent cette désynchronisation. Cependant,

pour la condition MI + MNS, l’ERD est plus court (1700 ms) que celui en MI seulement

(Figure 5.7). Logiquement, en C3, aucun ERD n’apparaît. Comme on peut le voir sur les

figures de topographie et de temps-fréquence, une ERS apparaît pour les conditions MNS

et MI + MNS. Cette ERS est partiellement diminuée pour la condition MI + MNS, mais

elle est suivie d’un rebond post-moteur plus fort (33% à 4 500 ms), également présent

pour C2.

5.1.3.6 Classification

Pour vérifier que la stimulation du nerf médian peut servir de repère temporel pour détecter

une imagination de mouvement, nous avons décidé de comparer les scores de classification pour

les deux classes traditionnelles MI vs Repos et les deux classes MNS+MI vs MNS de notre

5.1. La MNS : nouvelle approche pour détecter le réveil peropératoire

Figure 5.6: Cartes topographiques du grand moyennage (n=16) des ERSP dans la bande

alpha/mu+bêta pour les conditions MI + MNS et MNS au repos. Une ligne noire montre le

bip de GO et le bip d’arrêt. L’éclair indique quand la MNS a commencé. Une couleur rouge

correspond à une ERS et une couleur bleue à une ERD. Les électrodes rouges indiquent une

différence significative entre les deux conditions (p<0,05).

nouvelle approche. Pour calculer les scores de classification, nous avons pré-traité les données de

la manière suivante :

1. application d’un filtre 8-30 Hz (filtre butterworth, d’ordre 5) ;

2. considération des électrodes au niveau du cortex prémoteur, du cortex moteur primaire,

du cortex somatosensoriel de la zone fronto centrale, centrale et occipitale (Cz, CCPz,

CPz, CPPz, CPP3h, CPP2, CP2, CPP4h, CP6, CP6h, CP4, CP4h, C2, C4h, C4, C6h, C6,

FC6, FC6h, FC4, FC4h, FCC2h, FCC2, FFC4h, FC2, FFCz, FCz, FC1, FCC1h, FC1h,

FC5, FC5h, FC3, FC3h, C1, C1h, CP1, CCP3h, C3h, C3, C5h, C5, CP5, CP5h, CP3) ;

3. sélection d’une fenêtre temporelle spécifique : [-0,5 ; 2,5s] pour les deux classes MI+MNS

vs MNS, [0,5 ; 3s] pour les deux classes traditionnelles MI vs Rest. Nous avons utilisé 4

classifieurs différents (MDM, CSP+LDA, CSP+MDM, TS+LR, voir Tableau 1).

Le classifieur TS+LR montre une meilleure détection (Figure 5.8) à la fois pour RM vs Rest et

pour MI+MNS vs MNS, c’est pourquoi nous utiliserons ce classifieur pour la suite des résultats.

Le fait que le classifieur TS + LR produise une meilleure détection est plutôt attendue. En effet,

cette méthode de classification combine les propriétés d’invariance des méthodes basées sur la

géométrie Riemannienne et la méthode de régression logistique.

Nos résultats montrent qu’une classification basée sur la stimulation du nerf médian est meilleure

qu’une classification basée sur l’imagination de mouvement et le repos (Figure 5.8 ; p<0,01). Si

l’on observe les résultats individuels de classification pour tous les sujets, on peut voir que 15

sujets sur les 16 ont un meilleur taux de détection en utilisant la stimulation du nerf médian

(Figure 5.9). Seul le sujet 13 montre une meilleure performance pour une classification MI vs

Repos, mais les résultats ne dépassent pas 60%, ce qui laisse sous-entendre que ce sujet est à

classer dans la catégorieilliterate [307,294].

Figure 5.7: Grand moyennage (n=16) des courbes de modulations ERD/ERS% dans les bandes

de fréquences mu (7-13 Hz), bêta (15-30 Hz) et mu+bêta (8-30 Hz) pour les conditions MI (en

violet), MI + MNS (en bleu) et MNS (en rouge) pour l’électrode C3. La barre jaune à 750 ms

correspond au moment de la MNS. Pour les conditions MNS + MI et MI, l’imagination motrice

commençait à 0 s et se terminait à 2 s.

5.1.4 Discussion

Les résultats de cette étude ont confirmé qu’au repos, une stimulation du nerf médian génère

une ERD au niveau du cortex sensorimoteur, suivi par une ERS au niveau des cortex moteur

et somatosensoriel (Figures 5.5 et 5.6). Lorsque le nerf médian est stimulé alors que le sujet

réalise une imagination motrice, les modulations d’ERD et d’ERS attendues sont fortement

impactées (Figures 5.5, 5.6 et 5.7). Nous avons également confirmé qu’un classifieur était capable

de distinguer une stimulation dans un état de repos, d’une stimulation pendant une imagination

de mouvement (Figures 5.8 et 5.9) et cela avec une meilleure précision qu’entre un état de repos

et une imagination motrice. Nos résultats montrent donc qu’il paraît possible de mettre en

place une BCI fiable basée sur la stimulation du nerf médian pour détecter une tentative de

mouvement lors du réveil peropératoire. Dans cette section, nous discuterons de la cohérence des

résultats observés dans cette étude, et en particulier de l’impact de l’imagination motrice sur les

ERD/ERS générées par la stimulation. Nous aborderons également quels sont les avantages d’une

classification basée sur la stimulation du nerf médian et de quelle manière ce travail pourrait être

poursuivi pour créer une BCI permettant de détecter la tentative de mouvement d’un patient

victime de réveil peropératoire.

5.1.4.1 Modulations ERD/ERS pour le mouvement réel et l’imagination de