Projet Unraveling variability in young children’s brain responses to varied sensory stimulations

© Inserm / François Guénet

Objectifs

L’objectif de cette étude est de mieux comprendre la variabilité des réponses cérébrales aux stimulations sensorielles dans la petite enfance, une période clé du développement cognitif et social. Nous avons voulu caractériser les profils pluri-sensoriels individuels de manière objective en utilisant l’électroencéphalographie (EEG)

Description du projet

Nous avons enregistré l’activité cérébrale de 23 enfants âgés de 2,5 ans à 5 ans 11 mois sans troubles neurodéveloppementaux en réponse à différents types de stimuli sensoriels : visuels, auditifs et somesthésiques. Ces stimuli incluent à la fois des signaux simples (bas niveau), des stimuli complexes et des stimuli à contenu social. Les réponses évoquées (PE – potentiels évoqués) sont ensuite analysées afin d’identifier des profils sensoriels et d’évaluer les différences individuelles dans le traitement neuronal des stimuli.

Méthode de mesure

L’EEG permet d’enregistrer l’activité électrique spontanée du cerveau mesurée au niveau du scalp grâce à un bonnet dans lequel sont insérées des électrodes. L’EEG présente une très bonne résolution temporelle, et a l’avantage d’être non invasif et peu contraignante.

Nous avons analysé les potentiels évoqués (PE) obtenus après extraction et moyennage des réponses évoquées par chaque stimulation sensorielle.

Les PE mesurent la réponse cérébrale évoquée par la présentation de stimuli spécifiques, et permettent d’en étudier le décours temporel. La méthode des PE est basée sur le principe du moyennage de la réponse cérébrale évoquée par plusieurs répétitions de la même stimulation. Ceci permet d’augmenter le ratio signal/bruit, c’est-à-dire de diminuer la variation aléatoire présente à chaque réponse isolée, appelée bruit, et ainsi d’augmenter la part du signal correspondant à la réponse cérébrale spécifique au stimulus présenté. Un PE est caractérisé par différentes composantes (déflections du signal) qui constituent des témoins de l’activité cérébrale. Deux caractéristiques principales permettent de décrire ces composantes : la latence (en ms), le délai après la présentation du stimulus après lequel la déflection du signal apparaît, et l’amplitude (en μV), la variation d’activité par rapport à une ligne de base.

La cohérence inter-essai est une mesure de la variabilité des réponses cérébrales chez un même individu. Le principe des PE repose sur l’idée qu’une même stimulation sensorielle produit la même réponse cérébrale ; la cohérence inter-essai mesure la réalité de cette assomption.

Les potentiels évoqués et la cohérence inter-essai ont été mesurés chez chaque enfant et pour chaque condition. Une analyse en cluster a ensuite été appliquée pour regrouper les enfants présentant des profils neurophysiologiques similaires.

Impact / Résultats attendus

Les résultats ont révélé l’existence de trois profils d’enfants différant principalement sur le traitement des informations visuelles et auditives complexes (par exemple images d’instruments, son d’instrument). Les différents profils observés ne dépendent pas uniquement de l’âge chronologique, mais plutôt de la variabilité des réponses cérébrales, qui capturent mieux l’(im)maturité cérébrale, et l’efficacité du traitement cérébral. Ces résultats contribuent à mieux comprendre la diversité des trajectoires neurodéveloppementales.  

Ce travail démontre que l’EEG est un outil puissant pour évaluer le profil développemental des enfants, qui pourrait être particulièrement intéressant dans l’étude des troubles du neurodéveloppement, et le suivi des enfants avec des troubles du neurodéveloppement. Ce travail apporte un fondement scientifique majeur à l’idée que les enfants se développent à des rythmes différents, et que l’âge chronologique ne fait pas tout, suggérant une prise en compte de ces différences développementales dans l’accompagnement des enfants au quotidien.