Onde alpha

Les ondes alpha , ou rythme alpha , sont des oscillations neuronales dans la gamme de fréquences de 8 à 12 Hz provenant probablement de l' activité électrique synchrone et cohérente ( en phase ou constructive) des cellules du stimulateur cardiaque thalamique chez l'homme. Historiquement, elles sont également appelées « ondes de Berger » d'après Hans Berger , qui les a décrites pour la première fois lorsqu'il a inventé l' EEG en 1924.

Les ondes alpha sont un type d' ondes cérébrales détectées par des méthodes électrophysiologiques et des méthodes étroitement apparentées, telles que l' électroencéphalographie (EEG) ou la magnétoencéphalographie (MEG), et peuvent être quantifiées à l'aide de l'électroencéphalographie quantitative (qEEG). Elles peuvent être enregistrées principalement à partir des lobes occipitaux pendant la relaxation éveillée avec les yeux fermés et ont été le premier rythme cérébral enregistré chez l'homme. Les ondes alpha sont réduites avec les yeux ouverts et le sommeil, tandis qu'elles sont renforcées pendant la somnolence. Les ondes alpha occipitales pendant les périodes où les yeux sont fermés sont les signaux cérébraux EEG les plus forts.

Historiquement, les ondes alpha étaient censées représenter l'activité du cortex visuel dans un état de repos. Plus récemment, des recherches suggèrent qu'elles inhibent les zones du cortex qui ne sont pas utilisées ou qu'elles jouent un rôle actif dans la coordination et la communication du réseau. Le fait qu'elles soient inhibitrices ou qu'elles jouent un rôle actif dans l'attention est lié à leur direction de propagation, les ondes descendantes vers l'arrière étant inhibitrices et les ondes ascendantes vers l'avant facilitant les processus d'attention visuelle.

Une variante de type alpha appelée onde mu peut être trouvée sur le cortex moteur primaire .

Certains chercheurs émettent l’hypothèse qu’il existe au moins deux formes d’ondes alpha, qui peuvent avoir des fonctions différentes dans le cycle veille-sommeil.

Les ondes alpha sont présentes à différentes étapes du cycle veille-sommeil. L'étude la plus approfondie a lieu pendant l'état mental détendu, où le sujet est au repos, les yeux fermés, mais n'est ni fatigué ni endormi. Cette activité alpha est centrée dans le lobe occipital , bien qu'il y ait eu des spéculations selon lesquelles elle aurait une origine thalamique. Plusieurs analyses suggèrent que l'alpha corticale mène à l'alpha pulvinar (thalamique), ce qui complique les théories dominantes d'un stimulateur cardiaque thalamique. Halgren, M et al. ont découvert que l'alpha agit dans le système nerveux en se propageant du cortex au thalamus et du cortex d'ordre supérieur au cortex d'ordre inférieur. Les modèles expérimentaux et informatiques explorés par Traub RD et al. ont suggéré une origine spécifique du sous-type de neurone cortical - une lamina - et principal pour le rythme alpha visuel. Sur la base de l'examen de patients atteints de défauts visuels congénitaux, il a été établi que l'existence d'une voie visuelle efficace et complète est nécessaire au développement d'un modèle d'activité EEG correct. Cette onde commence à apparaître vers quatre mois et sa fréquence initiale est de 4 ondes par seconde. L'onde alpha mature, à 10 ondes par seconde, est fermement établie vers l'âge de 3 ans.

La deuxième occurrence de l'activité des ondes alpha se produit pendant le sommeil paradoxal . Contrairement à la forme éveillée de l'activité alpha, cette forme est située dans une zone frontale-centrale du cerveau. Le but de l'activité alpha pendant le sommeil paradoxal n'est pas encore entièrement compris. Actuellement, il existe des arguments selon lesquels les schémas alpha font partie intégrante du sommeil paradoxal et qu'ils indiquent une période de semi-éveil. Il a été suggéré que cette activité alpha est inversement proportionnelle à la pression du sommeil paradoxal.

On pense depuis longtemps que les ondes alpha indiquent une période d'éveil pendant le sommeil. Cela a été attribué à des études dans lesquelles les sujets rapportent un sommeil non réparateur et dont les enregistrements EEG signalent des niveaux élevés d'intrusion alpha dans le sommeil. Ce phénomène est connu sous le nom d'intrusion d'ondes alpha. Cependant, il est possible que ces explications soient trompeuses, car elles se concentrent uniquement sur les ondes alpha générées par le lobe occipital.

Il a été démontré que la méditation de pleine conscience augmente la puissance des ondes alpha chez les sujets sains et les patients. Les praticiens de la Méditation Transcendantale ont démontré une réduction d'un hertz de la fréquence des ondes alpha par rapport aux témoins.

L'intrusion des ondes alpha se produit lorsque les ondes alpha apparaissent pendant le sommeil non paradoxal alors qu'une activité delta est attendue. On suppose qu'elle est associée à la fibromyalgie avec une augmentation de l'activité du sommeil alpha phasique corrélée aux manifestations cliniques de la fibromyalgie, telles qu'une durée de douleur plus longue.

Malgré cela, l'intrusion des ondes alpha n'a pas été significativement liée à un quelconque trouble majeur du sommeil , notamment au syndrome de fatigue chronique et à la dépression majeure . Cependant, elle est fréquente chez les patients souffrant de fatigue chronique et peut amplifier les effets d'autres troubles du sommeil.

Suivant cette logique de perte d'attention, une étude récente indique que les ondes alpha peuvent être utilisées pour prédire les erreurs. Dans cette étude, les MEG ont mesuré des augmentations allant jusqu'à 25 % de l'activité des ondes cérébrales alpha avant que des erreurs ne se produisent. Cette étude a fait appel au bon sens : les ondes alpha indiquent l'inactivité et les erreurs sont souvent commises lorsqu'une personne fait quelque chose automatiquement, ou « en pilotage automatique », et ne prête pas attention à la tâche qu'elle effectue. Une fois l'erreur remarquée par le sujet, il y a eu une diminution des ondes alpha lorsque le sujet a commencé à prêter plus d'attention. Cette étude espère promouvoir l'utilisation de la technologie EEG sans fil sur les employés dans des domaines à haut risque, comme le contrôle du trafic aérien, pour surveiller l'activité des ondes alpha et évaluer le niveau d'attention de l'employé.

Une étude a montré que l'apparition d'un rythme alpha avec les yeux ouverts peut être un prédicteur du traitement des informations visuelles dans la mémoire de travail. Il a été démontré que le moment d'apparition de l'activité alpha dépend du type de stimulus en mémoire et du nombre de caractéristiques visuelles (couleur, forme, etc.) qu'il doit garder en mémoire. Les auteurs suggèrent que l'apparition du rythme alpha avec les yeux ouverts peut indiquer un arrêt temporaire du traitement des informations visuelles dans le cortex visuel primaire aux moments où le sujet analyse l'image en mémoire visuelle. À ces moments, les informations sont traitées dans les zones associatives du cortex visuel (zones hV4, V3v, VO1, VO2).

Une étude suggère qu'un « paradigme de scintillement visuel pour entraîner les individus à leur propre rythme cérébral (c'est-à-dire la fréquence alpha maximale) » peut entraîner un apprentissage visuel perceptif sensiblement plus rapide , maintenu le jour suivant l'entraînement.

En particulier, l'entraînement a considérablement accéléré l'apprentissage dans une tâche de discrimination pour détecter des cibles intégrées dans un encombrement d'arrière-plan ou pour identifier des motifs de verre radiaux ou concentriques intégrés dans le bruit par rapport à l'entraînement qui ne correspond pas à la fréquence alpha d'un individu.

Comme l'a démontré le Dr Adrian RM Upton, il est possible que des sources externes (fluctuations ambiantes détectées avec un monticule de Jell-O dans les expériences d'Upton) provoquent l'apparition de signaux sur un relevé EEG, ce qui conduit à interpréter de faux signaux comme des ondes alpha saines. Cette découverte suggère qu'il est possible qu'un EEG non plat puisse conduire à l'interprétation selon laquelle un patient est toujours en vie alors qu'en fait il est mort depuis longtemps.

Cecil Adams de The Straight Dope discute de ce scénario :

On prétend parfois que les ondes cérébrales du Jell-O sont identiques à celles d'un adulte en bonne santé. C'est clairement exagéré, mais les lectures EEG du Jell-O ressemblent beaucoup à un rythme alpha humain normal. Les ondes alpha sont observées lorsqu'un patient est éveillé et se repose les yeux fermés, et dans certains types de sommeil et de coma réversible. Il est vrai que les ondes du Jell-O sont un peu plus lentes et d'amplitude bien plus faible, à peine dans les limites humaines normales, mais cela ne vous dit pas grand-chose en soi. L'hypoxie, l'encéphalite et d'autres conditions médicales peuvent entraîner une fréquence et une amplitude réduites, tout comme la consommation de drogues.

Les ondes alpha ont été découvertes par le neurologue allemand Hans Berger , l'inventeur de l'EEG lui-même. Les ondes alpha ont été parmi les premières ondes documentées par Berger, avec les ondes bêta , et il a montré un intérêt pour le « blocage alpha », le processus par lequel les ondes alpha diminuent et les ondes bêta augmentent lorsqu'un sujet ouvre les yeux. Cette distinction a valu à l'onde alpha le nom alternatif d'« onde de Berger ».

Berger s'est inspiré du physiologiste ukrainien Vladimir Pravdich-Neminsky , qui a utilisé un galvanomètre à cordes pour créer une photographie de l'activité électrique du cerveau d'un chien. En utilisant des techniques similaires, Berger a confirmé l'existence d'une activité électrique dans le cerveau humain. Il l'a d'abord fait en présentant un stimulus à des patients hospitalisés souffrant de lésions crâniennes et en mesurant l'activité électrique dans leur cerveau. Plus tard, il a abandonné la méthode du stimulus et a commencé à mesurer les cycles électriques rythmiques naturels dans le cerveau. Le premier rythme naturel qu'il a documenté était ce qui allait devenir connu sous le nom d'onde alpha. Berger était très minutieux et méticuleux dans la collecte de données, mais malgré son génie, il ne se sentait pas suffisamment confiant pour publier ses découvertes avant au moins cinq ans après les avoir faites. En 1929, il a publié ses premières découvertes sur les ondes alpha dans la revue Archiv für Psychiatrie . Il a d'abord été accueilli avec dérision pour sa technique d'EEG et ses découvertes ultérieures sur les ondes alpha et bêta. Sa technique et ses découvertes n'ont pas été largement acceptées dans la communauté psychologique avant 1937, lorsqu'il a obtenu l'approbation du célèbre physiologiste Lord Adrian , qui s'intéressait particulièrement aux ondes alpha.

Les ondes alpha ont de nouveau été reconnues au début des années 1960 et 1970 avec la création d'une théorie du biofeedback relative aux ondes cérébrales (voir ci-dessous). Ce biofeedback, appelé une sorte de neurofeedback , relatif aux ondes alpha, consiste en la stimulation consciente d'ondes cérébrales alpha par un sujet. Deux chercheurs aux États-Unis ont exploré ce concept au moyen d'expériences sans rapport. Joe Kamiya, de l'Université de Chicago, a découvert que certains individus avaient la capacité consciente de reconnaître lorsqu'ils créaient des ondes alpha et pouvaient augmenter leur activité alpha. Ces individus étaient motivés par un système de récompense de Kamiya. Le deuxième progéniteur du biofeedback est Barry Sterman, de l'Université de Californie à Los Angeles. Il travaillait sur la surveillance des ondes cérébrales chez les chats et a découvert que, lorsque les chats étaient entraînés à retenir le mouvement moteur, ils libéraient des ondes SMR, ou mu , une onde similaire aux ondes alpha. En utilisant un système de récompense, il a entraîné davantage ces chats à entrer plus facilement dans cet état. Plus tard, l'armée de l'air américaine lui a demandé de tester les effets d'un carburant pour avions connu pour provoquer des crises chez les humains. Sterman a testé les effets de ce carburant sur des chats préalablement entraînés et a découvert qu'ils avaient une plus grande résistance aux crises que les chats non entraînés.

Le biofeedback par ondes alpha a suscité un intérêt en raison de ses succès chez l'homme dans la suppression des crises et dans le traitement de la dépression.

Les ondes alpha ont de nouveau suscité un intérêt en ce qui concerne une approche technique du défi de la psychokinésie de science-fiction, c'est-à-dire le contrôle du mouvement d'un objet physique à l'aide de l'énergie émanant d'un cerveau humain. En 1988, le rythme alpha EEG a été utilisé dans une expérience d'interface cerveau-ordinateur pour le contrôle du mouvement d'un objet physique, un robot. Il s'agissait de la première expérience visant à démontrer le contrôle d'un objet physique, un robot, à l'aide de l'EEG. >