On peut étudier une ville de deux manières. Soit en comptant les voitures à un carrefour très fréquenté, soit en consultant une carte du trafic en temps réel pour observer les zones de fluidité, les ralentissements et l'influence des différents quartiers. Le neurofeedback classique se rapproche davantage de la première approche. Le neurofeedback LORETA, et plus particulièrement le neurofeedback par score Z LORETA, propose la seconde : une cartographie simultanée de l'activité cérébrale dans de nombreuses régions du cerveau, comparée à une référence.

Dans cet article, nous expliquons l'origine de la méthode LORETA, ce qu'est un score Z, les dernières recherches sur le sujet, ses limites et comment nous l'utilisons chez Neurofeedback Luxembourg. Il s'adresse aux adultes, aux parents et aux professionnels qui souhaitent comprendre la méthode avant de choisir un programme d'entraînement.

D'où vient LORETA : un bref historique

Du cuir chevelu à l'intérieur du cerveau

L'histoire commence avec l'électroencéphalogramme (EEG). Depuis les premiers enregistrements humains réalisés par Hans Berger dans les années 1920, l'EEG mesure la faible activité électrique du cerveau grâce à des capteurs placés sur le cuir chevelu. Pendant des décennies, cette information est restée superficielle. Un capteur placé sur le cuir chevelu capte un ensemble de signaux provenant de nombreuses structures sous-jacentes. Il ne peut donc pas déterminer à lui seul l'origine d'un signal dans le cerveau.

Les scientifiques appellent cette question le « problème inverse » : à partir de nos mesures en surface, pouvons-nous estimer les sources à l'intérieur du crâne ? Il n'existe pas de réponse unique et exacte, car de nombreuses configurations de sources différentes peuvent produire la même configuration sur le cuir chevelu (Grech et al., 2008). Toute méthode de résolution du problème inverse repose sur des hypothèses.

1994 : tomographie électromagnétique à basse résolution

En 1994, Roberto Pascual-Marqui, Christoph Michel et Dietrich Lehmann, travaillant en Suisse, ont publié une méthode appelée tomographie électromagnétique à basse résolution, ou LORETA (Pascual-Marqui, Michel & Lehmann, 1994). L'idée était simple et élégante. Les zones corticales voisines ayant tendance à être actives simultanément, la méthode recherche la distribution d'activité la plus homogène permettant d'expliquer les données enregistrées au niveau du cuir chevelu. Le résultat est une estimation tridimensionnelle de la provenance de l'activité, exprimée en milliers de petites unités de volume appelées voxels.

Le terme « basse résolution » est important et précis. LORETA ne produit pas une image nette comme une IRM. Elle fournit une estimation floue, mais utile, de la localisation de la source.

Utilisation de LORETA : sLORETA, eLORETA et swLORETA

La méthode a évolué à plusieurs reprises :

  • sLORETA (LORETA standardisé) a été publié en 2002. Il standardise les estimations de sorte que, dans des conditions de test idéales, l'emplacement d'une source unique est estimé avec une erreur de localisation nulle (Pascual-Marqui, 2002).
  • eLORETA (LORETA exact) a suivi en 2007 et a encore amélioré les estimations, y compris en présence de bruit (Pascual-Marqui, 2007).
  • swLORETA (LORETA pondéré standardisé) a été décrit par Palmero-Soler et ses collègues en 2007. Il ajoute une étape de pondération conçue pour rendre les estimations plus robustes pour les sources plus profondes (Palmero-Soler et al., 2007).

Ce sont des outils d'estimation des sources. Ils ne constituent pas, à eux seuls, une méthode d'entraînement. Le passage de l'imagerie à l'entraînement provient d'un autre champ de recherche : les bases de données normatives et les scores Z. Aujourd'hui, le terme « neurofeedback swLORETA » (parfois écrit « neurofeedback swLORETA ») désigne généralement les systèmes d'entraînement qui combinent le modèle de source swLORETA avec ce type de rétroaction.

Bases de données normatives et approche par score Z

À partir des années 1970, des chercheurs comme Robert Thatcher et E. Roy John ont constitué d'importantes bases de données d'enregistrements EEG provenant de personnes saines de différents âges. Grâce à ces bases de données, l'EEG quantitatif (EEGq) d'un individu peut être comparé à celui d'un groupe de référence apparié en âge. Par la suite, Thatcher et ses collègues ont élaboré une base de données normative pour les sources LORETA et en ont testé la fiabilité et la validité (Thatcher, North et Biver, 2005).

Entre 2006 et 2009 environ, Thomas Collura, Robert Thatcher et leurs collègues ont appliqué ces idées à l'entraînement en temps réel. Leur approche de « score Z en direct » calcule les scores Z à partir de l'EEG plusieurs fois par seconde et fournit un retour d'information pendant la session (Collura et al., 2010). La combinaison des scores Z en direct avec des sources LORETA a donné naissance à ce que l'on appelle aujourd'hui le neurofeedback par score Z LORETA.

Qu'est-ce qu'un score Z, en termes simples ?

Le score Z est une mesure de l'écart par rapport à une moyenne. Il indique, en unités d'écart type, la distance d'une valeur par rapport à la moyenne d'un groupe de référence.

  • Un score Z de 0 signifie que la valeur est exactement égale à la moyenne du groupe de référence.
  • Un score Z de +1 ou -1 Cela signifie que la valeur se situe à un écart type au-dessus ou en dessous de la moyenne. Environ deux tiers des personnes en bonne santé du groupe de référence ont une valeur comprise entre -1 et +1.
  • Un score Z de +2 ou -2 est moins fréquent. Environ 95 % du groupe de référence se situe entre -2 et +2.

Un score Z élevé est-il bon ou mauvais ? Ni l'un ni l'autre, en soi. Un score Z n'est pas une note. Il indique simplement que cette mesure est inhabituelle par rapport aux personnes du même âge. Une valeur inhabituelle peut être un atout, une capacité compensatoire, ou simplement une variation individuelle. C'est pourquoi les scores Z doivent toujours être interprétés en tenant compte des objectifs, du parcours et de l'expérience de la personne. Il n'existe pas de « bon » score Z en soi. Dans le cadre de la formation, ce sont les valeurs éloignées de zéro qui méritent d'être analysées.

En neurofeedback par score Z, le logiciel d'entraînement analyse simultanément de nombreuses mesures : la puissance dans chaque bande de fréquence (domaine fréquentiel), l'équilibre entre les bandes et la coordination entre les sites ou régions (souvent appelée cohérence et phase). Un retour d'information est fourni lorsque ces mesures se rapprochent de la plage de référence.

Entraînement de surface et entraînement à la source : deux niveaux de la carte

Entraînement classique à l'amplitude

La neurofeedback classique utilise généralement un à quatre capteurs. Elle modifie l'amplitude d'une bande de fréquence à un endroit précis, par exemple en augmentant un rythme et en diminuant un autre sur une zone du cuir chevelu. C'est le point central de notre métaphore urbaine. Simple, c'est aussi l'approche la plus ancienne des trois, et celle qui a fait l'objet de plus nombreuses recherches.

Entraînement au score Z de surface à 19 canaux

Avec 19 canaux, soit l'ensemble standard de 10 à 20 positions de capteurs, l'entraînement peut inclure tous les sites du cuir chevelu. Le retour d'information reflète alors la concordance de la carte de surface complète avec la référence, y compris les connexions entre les sites. Pourquoi 19 canaux ? Parce qu'il s'agit du montage standard utilisé pour constituer la plupart des bases de données qEEG normatives. Un entraînement avec le même montage que celui de la base de données garantit la cohérence de la comparaison.

Entraînement au score Z LORETA : estimation des sources

L'entraînement par score Z LORETA va encore plus loin. Il utilise 19 signaux du cuir chevelu pour estimer l'activité dans les régions cérébrales de la tête, puis compare ces estimations à la base de données normative. Les cibles d'entraînement peuvent être des régions d'intérêt spécifiques ou des réseaux de régions connues pour interagir.

Réseaux et hubs

Les neurosciences modernes décrivent le fonctionnement cérébral moins comme un ensemble de zones cérébrales distinctes que comme un ensemble de réseaux. Certaines régions agissent comme des nœuds : à l’instar des grandes gares, elles sont traversées par de nombreuses voies de communication. Parmi les réseaux fréquemment étudiés, on peut citer le réseau du mode par défaut (actif au repos et lors de la rumination), le réseau de saillance (qui contribue à identifier les informations importantes) et le réseau exécutif central (qui soutient le travail concentré et orienté vers un but).

L’objectif de l’entraînement basé sur le réseau n’est pas de « réparer » un seul point. Il s’agit de fournir au cerveau un retour d’information sur la coordination de plusieurs régions et nœuds simultanément, afin qu’il puisse apprendre un mode de fonctionnement plus flexible et équilibré.

Approche Nombre de capteurs Qu'est-ce qui est formé ? Métaphore de la ville
Entraînement classique à l'amplitude 1 à 4 Amplitude d'une bande de fréquence sur un site Une intersection
Score Z de surface à 19 canaux 19 Mesures et connexions du cuir chevelu comparées à une référence La carte des routes principales
Score Z de LORETA 19 Activité des sources estimée dans les régions et les réseaux par rapport à une référence Carte du trafic des quartiers ci-dessous

Que disent les recherches aujourd'hui ?

Le neurofeedback dans son ensemble bénéficie d'une abondante littérature, fruit de plus de 50 ans de recherche. Les techniques LORETA et de neurofeedback par score Z sont beaucoup plus récentes, et leur corpus de recherche est plus restreint et encore en développement. Il est utile de distinguer trois catégories : les résultats confirmés par les études, les points qui restent incertains et les hypothèses.

Résultats de l'étude

  • Thatcher et ses collègues ont rapporté que les estimations de source LORETA calculées à partir d'une base de données normative présentaient une fiabilité et une validité acceptables pour être utilisées comme référence (Thatcher, North et Biver, 2005).
  • Collura et ses collègues ont publié des études de cas montrant que la formation en direct sur les scores Z était réalisable en pratique et que les scores Z se rapprochaient de la plage de référence au fil des séances (Collura et al., 2010).
  • Wigton et Krigbaum ont rapporté les résultats d'une étude pilote menée en milieu clinique. Les participants présentant des troubles de l'attention et ayant bénéficié d'un neurofeedback à 19 canaux (score Z) ont montré des améliorations au niveau de l'attention, des fonctions exécutives et du comportement, et leurs mesures qEEG se sont rapprochées des valeurs de référence (Wigton & Krigbaum, 2019). Cette étude pilote ne comportait pas de groupe témoin.
  • Krigbaum et Wigton ont discuté de la manière dont le choix de la modalité d'entraînement, comme l'entraînement de surface ou de source, peut changer ce qui est entraîné (Krigbaum & Wigton, 2014), et ont ensuite examiné l'utilisation de l'EEGq pour guider les protocoles de neurofeedback (Wigton & Krigbaum, 2015).

Ce qui reste incertain

En 2019, Coben, Hammond et Arns ont publié une analyse critique intitulée : « Score Z à 19 canaux et neurofeedback LORETA : les données confirment-elles l’engouement suscité ? » (Coben, Hammond et Arns, 2019). Les auteurs ont conclu que la plupart des données publiées proviennent de séries de cas et d’études non contrôlées, et que des essais bien contrôlés font encore défaut. Ils ont également noté que les protocoles standardisés et bien établis bénéficient d’une base de données probantes plus solide pour certains objectifs. Les analyses des protocoles classiques, telles que celle d’Arns, Heinrich et Strehl (2014), montrent combien le chemin vers des preuves solides peut être long, même pour des méthodes étudiées depuis des décennies.

Nous estimons que cette critique est pertinente. Elle rappelle à tous qu'une nouvelle méthode nécessite des études rigoureuses, et non pas seulement de l'enthousiasme. Certains sites web présentent LORETA comme validée par des centaines d'études ou comme la méthode la plus avancée en toutes circonstances. La position la plus juste est plus modeste : l'imagerie de source LORETA est un outil de recherche bien documenté, tandis que l'entraînement au score Z LORETA est une approche prometteuse dont les preuves scientifiques continuent de s'accumuler.

Hypothèses testées

Plusieurs idées restent à l'état d'hypothèses. L'une d'elles suggère que l'entraînement de réseaux plutôt que de sites isolés pourrait nécessiter moins de séances. Une autre avance que l'entraînement à la source permettrait d'atteindre plus précisément les structures profondes qu'un entraînement superficiel. Ces idées sont plausibles, mais n'ont pas encore été confirmées par des essais contrôlés.

Les limites, expliquées clairement

Chaque carte a une échelle, et chaque carte peut comporter des erreurs. LORETA ne fait pas exception.

  • Le problème inverse. Les estimations de sources ne sont que des estimations, et il n'existe pas de solution parfaite. Différentes méthodes reposent sur différentes hypothèses, et aucune ne permet de déterminer les sources exactes à partir des seules données de scalp (Grech et al., 2008).
  • Résolution spatiale. Avec 19 capteurs, la résolution est faible. Les régions proches peuvent se confondre. Les structures profondes sont plus difficiles à estimer que le cortex externe.
  • Dépendance à l'égard de la base de données normative. La qualité d'un score Z dépend de celle du groupe de référence. L'âge des participants, les conditions d'enregistrement, le logiciel utilisé et la qualité de la base de données sont autant d'éléments importants.
  • Qualité des données. Les mouvements oculaires, la tension musculaire et un mauvais contact avec le capteur peuvent perturber le signal. Un enregistrement soigné, une bonne qualité de signal et un contrôle des artefacts par des professionnels qualifiés sont essentiels.
  • Un score Z n'est pas un objectif en soi. L'objectif n'est pas de faire tendre tous les chiffres vers zéro. Il s'agit d'aider la personne à atteindre ses objectifs personnels, et les chiffres ne sont qu'un indicateur parmi d'autres.

Comment nous utilisons le neurofeedback LORETA Z-score chez Neurofeedback Luxembourg

Notre approche repose sur un principe fondamental : pour changer quelque chose, il faut d’abord le mesurer. Nous utilisons la formation basée sur le score Z de LORETA comme une composante d’un programme axé sur la mesure, et non comme une technique isolée.

Un praticien explique les cartes cérébrales LORETA sur un écran lors d'une discussion sur les résultats (image modifiée par IA)
Image retouchée par IA.

Étape 1 : comprendre vos objectifs

Chaque programme débute par une conversation. Qu'aimeriez-vous changer dans votre quotidien ? Une meilleure concentration au travail, plus de sérénité face au stress, un rythme de sommeil plus régulier ou un soutien lors d'une période difficile ? Vos objectifs guident tout ce qui suit.

Étape 2 : mesurer avec un BrainMap qEEG à 19 canaux

Nous enregistrons ensuite un EEG à 19 canaux au repos et l'analysons quantitativement par rapport à une base de données normative appariée en âge Carte cérébrale qEEG Il comprend également des tests cognitifs et des questionnaires, et vous recevez un rapport écrit. Le BrainMap est un outil d'orientation et de planification de la formation, et non un diagnostic médical.

Étape 3 : discuter ensemble des résultats

Nous prenons le temps de vous expliquer la carte cérébrale en termes simples, et vous recevez également une description écrite des résultats. Nous analysons les schémas proches de la référence, ceux qui s'en éloignent, et comment cela peut, ou non, être lié à votre expérience. Cette interprétation nécessite l'avis d'un expert. Nous n'examinons pas les scores Z isolément. Une valeur très éloignée de la moyenne n'est pertinente que si elle est cohérente avec vos objectifs et votre parcours.

Étape 4 : élaborer un plan d’entraînement guidé par qEEG

À partir de la carte mentale et de la discussion, nous concevons un système personnalisé entraînement par neurofeedback plan. Dans de nombreux cas, il combine deux niveaux :

  • Entraînement classique à l'amplitude sur des sites sélectionnés, pour des objectifs bien étudiés et ciblés.
  • Formation au réseau LORETA Z-score avec 19 canaux, pour fournir un retour d'information sur la coordination de plusieurs régions et centres cérébraux simultanément.

Chaque séance d'entraînement par neurofeedback dure une heure. Pendant chaque séance, vous êtes confortablement installé(e) tandis que le logiciel analyse votre activité cérébrale en temps réel. Lorsque les paramètres entraînés évoluent dans la direction souhaitée, vous recevez un retour d'information, par exemple une image plus nette ou un son qui se prolonge. Au fil des séances, le cerveau apprend grâce à ce retour d'information. Cet apprentissage repose sur le conditionnement opérant et la neuroplasticité, c'est-à-dire la capacité du cerveau à s'adapter. Si vous souhaitez comparer les méthodes, consultez notre guide sur… types de neurofeedback explique les principales options.

Étape 5 : réévaluer à la fin

À la fin du programme, nous enregistrons une nouvelle carte cérébrale et la comparons à la première. Nous réexaminons également vos objectifs et vos questionnaires. Cette réévaluation met en évidence les changements survenus dans les résultats de la carte cérébrale et dans votre vie quotidienne, et nous aide à définir les prochaines étapes. Vous trouverez plus d'informations sur chaque étape sur notre site web page de processus.

Un exemple illustratif

L'image ci-dessous est un montage illustratif et ne représente pas un client réel. Imaginez un adulte actif qui souhaite se sentir plus calme et mieux se concentrer durant ses longues journées de travail. La carte cérébrale (BrainMap) révèle plusieurs mesures éloignées des valeurs de référence dans des régions appartenant à un réseau lié à l'attention, tandis que la plupart des autres mesures sont proches de la moyenne. Nous décidons ensemble d'associer un court module d'entraînement classique à l'amplitude à un entraînement LORETA basé sur le score Z, ciblant ce réseau. À l'issue du programme, la carte cérébrale finale et les questionnaires sont comparés aux résultats initiaux, et la discussion porte sur les changements observés au quotidien. Les expériences étant propres à chacun, aucun résultat spécifique ne peut être garanti.

Perspectives d'avenir : des instantanés aux cartes vivantes

Lors de la première publication sur LORETA en 1994, la méthode nécessitait des ordinateurs puissants et des heures d'analyse. Aujourd'hui, les estimations de sources peuvent être calculées plusieurs fois par seconde lors d'une session d'apprentissage. Ce seul changement témoigne de la rapidité avec laquelle le domaine évolue.

Les prochaines étapes s'annoncent prometteuses. Des bases de données normatives plus vastes sont en cours de constitution. De meilleurs modèles de tête, davantage de capteurs et une gestion optimisée des artefacts pourraient améliorer la résolution de la cartographie. Les chercheurs conçoivent des études contrôlées afin de déterminer quelles personnes bénéficient le plus d'un entraînement basé sur les réseaux, et avec combien de séances. Les neurosciences des réseaux contribuent également à une meilleure compréhension de la manière dont les nœuds et les réseaux interviennent dans l'attention, les émotions et le repos.

Nous considérons le neurofeedback LORETA Z-score comme faisant partie d'un mouvement plus vaste : celui de passer d'un entraînement ciblé à une compréhension et un soutien du cerveau en tant que système interconnecté. Le neurofeedback peut réduire le stress et l'anxiété et améliorer la concentration chez de nombreuses personnes, tandis que les méthodes basées sur les réseaux neuronaux permettent un entraînement plus précis et personnalisé. La situation évolue d'année en année, et nous sommes heureux d'aider chacun à décrypter son propre parcours.

Votre prochaine étape

Si vous vous demandez si la neurofeedback LORETA Z-score pourrait correspondre à vos objectifs, la première étape est simple :

  1. Un appel téléphonique gratuit pour discuter de vos objectifs et répondre à vos questions.
  2. Une carte cérébrale qEEG mesurer et analyser votre activité cérébrale.
  3. Un programme d'entraînement personnalisé, si cela vous semble judicieux.

Vous pouvez nous contacter au +352 42 31 55 44 ou [email protégé]Les séances se déroulent dans nos bureaux de Luxembourg-Gare.

Foire aux questions

Qu'est-ce que le neurofeedback LORETA ?

Le neurofeedback LORETA est une forme de neurofeedback qui utilise 19 capteurs EEG pour estimer l'activité de différentes régions cérébrales à l'intérieur du crâne, grâce à la tomographie électromagnétique à basse résolution. L'entraînement peut ainsi se concentrer sur des régions spécifiques ou sur des réseaux de régions, plutôt que sur un point précis du cuir chevelu.

Qu'est-ce que le neurofeedback par score Z ?

Le neurofeedback par score Z compare votre activité cérébrale, en temps réel, à celle d'un groupe de référence normatif composé de personnes du même âge. Chaque mesure est exprimée sous forme de score Z : l'écart par rapport à la moyenne du groupe de référence. Un retour d'information est fourni lorsque davantage de mesures se rapprochent de la plage de référence.

Quelle est la différence entre sLORETA, eLORETA et swLORETA ?

Il s'agit de variantes d'une même méthode d'imagerie de source. sLORETA (2002) standardise les estimations, eLORETA (2007) vise une localisation précise dans des conditions idéales, et swLORETA (2007) ajoute une étape de pondération destinée à améliorer la robustesse pour les sources profondes. Toutes ces méthodes fournissent des estimations à faible résolution spatiale.

La cartographie cérébrale par qEEG est-elle réelle ?

Oui. L'EEG quantitatif est une méthode reconnue pour mesurer et analyser l'activité électrique cérébrale et la comparer à des données normatives. Son interprétation requiert de la rigueur. Chez Neurofeedback Luxembourg, la carte cérébrale (BrainMap) sert à l'orientation et à la planification de l'entraînement, et non à établir un diagnostic médical.

Le neurofeedback LORETA Z-score est-il scientifiquement prouvé ?

La base de recherche est prometteuse mais encore en développement. Les études réalisées jusqu'à présent sont principalement des séries de cas et des études pilotes ; des essais contrôlés sont encore nécessaires (Coben, Hammond et Arns, 2019). Nous présentons cette approche de formation comme étant fondée sur des recherches publiées et nous la combinons à des protocoles classiques éprouvés.

À qui s'adresse la neurofeedback LORETA ?

Les séances de neurofeedback LORETA pour adultes, adolescents et enfants sont toujours personnalisées. On nous consulte pour améliorer la concentration, gérer le stress, se détendre, réguler son rythme de sommeil ou optimiser ses performances. L'adéquation de cette méthode à vos objectifs est abordée lors d'un entretien téléphonique gratuit et une décision est prise après l'examen BrainMap par qEEG.

Combien de séances sont nécessaires ?

Le nombre de séances dépend de vos objectifs et de votre progression. Nos programmes comprennent 10 ou 15 séances d'une heure, avec une évaluation initiale (BrainMap) et une réévaluation finale. Nous suivons ensemble vos progrès tout au long du programme.

Références

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  • Collura, TF, Guan, J., Tarrant, J., Bailey, J., & Starr, F. (2010). Études de cas de biofeedback EEG utilisant un entraînement en direct sur le score Z et une base de données normative. Journal de neurothérapie, 14(1), 22–46.
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  • Pascual-Marqui, RD (2002). Tomographie électromagnétique cérébrale standardisée à basse résolution (sLORETA) : Détails techniques. Méthodes et résultats en pharmacologie expérimentale et clinique, 24(Suppl D), 5–12.
  • Pascual-Marqui, RD (2007). Méthodes d'imagerie linéaire, distribuée et discrète en 3D de l'activité neuronale électrique. Partie 1 : Localisation exacte sans erreur. Prépublication arXiv : arXiv:0710.3341.
  • Pascual-Marqui, RD, Michel, CM et Lehmann, D. (1994). Tomographie électromagnétique à basse résolution : une nouvelle méthode pour localiser l'activité électrique dans le cerveau. Revue internationale de psychophysiologie, 18(1), 49–65.
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  • Wigton, NL, & Krigbaum, G. (2015). Une revue de la neurofeedback guidée par qEEG. Neurorégulation, 2(3).
  • Wigton, NL, & Krigbaum, G. (2019). L'attention, la fonction exécutive, le comportement et la fonction électrocorticale se sont significativement améliorés grâce à la neurofeedback à score Z à 19 canaux dans un contexte clinique : une étude pilote. Journal des troubles de l'attention, 23(4), 398–408.

Le neurofeedback est un entraînement cérébral et ne remplace pas un avis médical.