Interface Cerveau-Machine de type P300 pour l'entraînement de l'attention chez les enfants avec TDA-H

P300-based Brain-Computer Interfaces for attention training in children with ADHD

• Auteur / Autrice : Mélodie Fouillen
• Direction : Jérémie Mattout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences cognitives
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Bron ; Saint-Priest-en-Jarez ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d’inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Fourneret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémie Mattout, Stéphanie Bioulac-Rogier, Anatole Lécuyer, Vania Herbillon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Casini, Fabrizio De Vico Fallani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurofeedback

Essais cliniques randomisés

Électroencéphalographie en pédiatrie

Trouble déficitaire de l'attention avec ou sans hyperactivité

Mots clés libres

Trouble de l’attention avec ou sans hyperactivité

Neurofeedback

Entraînement ICM

Électroencéphalographie

Essai randomisé et contrôlé

Enfants

Attention deficit hyperactivity Disorder

Neurofeedback

BCI-based training

Electroencephalography

Randomized controlled trial

Children

Résumé

Le TDAH est un trouble neurodéveloppemental affectant 3-5% des enfants en âge scolaire. Il se caractérise par une triade de symptômes : l'inattention, l'hyperactivité et l'impulsivité. Le Neurofeedback est une approche de plus en plus utilisée pour la prise en charge de ce trouble. Cette technique vise à permettre aux sujets d'apprendre à moduler leur propre activité cérébrale.Cette thèse a pour objectif d’évaluer un nouvel entraînement de l’attention par Neurofeedback pour les enfants TDAH, en exploitant un marqueur neurophysiologique qui n’a encore jamais été utilisé dans ce contexte, la réponse corticale P300. Ce potentiel évoqué reflète des mécanismes d'attention sélective et volontaire et est affecté dans le TDAH. Un essai randomisé et contrôlé (ERC) qui comprenait une comparaison en aveugle avec un groupe contrôle actif basé sur le regard et une comparaison en non aveugle avec un groupe d’attente a été mise en place. Cet entraînement par Neurofeedback a été réalisé par le biais de jeux pilotés par une Interface-Cerveau Machine (ICM). Nous avons tout d'abord démontré que les enfants neurotypiques étaient capables de contrôler ces ICM. Cette première étude nous a également permis de construire et d'évaluer un modèle, correspondant aux réponses évoquées de ces enfants, qui a été utilisé par la suite comme un objectif neurophysiologique pour les enfants réalisant l'entraînement par Neurofeedback. Lors d’une deuxième étude, nous avons montré que les enfants neurotypiques pouvaient contrôler, à l’aide du modèle, les trois jeux en ICM conçus pour l'ERC et que ces jeux pouvaient être utilisés pour entraîner la composante P300. Finalement, à travers les premières analyses des données cliniques, nous n'avons pu montrer que très peu de différences significatives entre le groupe Neurofeedback et les deux groupes contrôles. En effet, nous avons globalement observé une amélioration des symptômes pour tous les enfants, quel que soit le groupe auquel ils appartenaient. Ces résultats suggèrent que de multiples facteurs peuvent contribuer à ces changements, y compris des facteurs non spécifiques comme le temps qui passe, l'entraînement du regard qui était nécessaire dans les deux groupes actifs, ou l'attention particulière portée aux enfants qui suivent un entraînement. Le jeu de données, unique et riche, qui a été recueilli dans le cadre de cette étude doit encore être exploité pour nous guider dans nos futures recherches. Dans l'avenir, des études portant sur un échantillon plus grand et ciblant des sous-groupes plus homogènes pourraient notamment permettre d'étayer davantage l'effet spécifique d'un tel entraînement sur des dimensions comme l'attention ou l'impulsivité

ADHD is a common neurodevelopmental disorder, affecting 3-5% of the children. It refers to a variable cluster of inattention, hyperactivity and impulsivity symptoms. Neurofeedback is a rising approach to manage this disorder. This technique aims to enable subjects to learn how to modulate their own brain activity. This thesis aimed at evaluating the effects of a new Neurofeedback training protocol in children with ADHD, exploiting a neurophysiological marker that has never been used in that context, the cortical P300 response. This event-related potential reflects selective and voluntary attention mechanisms and is affected in ADHD. A randomized controlled trial (RCT) has been performed, which entailed a blind comparison with an active control condition based on gaze and a non-blind comparison with a waiting group. This Neurofeedback training was provided through visual Brain-computer Interface (BCI) games. We first demonstrated that typically developing children can control this kind of BCI. This first study also allowed us to build and evaluate a template, corresponding to the evoked responses of these children, that was later used as the neurophysiological target in the Neurofeedback training group. In a second study, we further showed that typically developing children can control, using the template, the three BCI games designed for the RCT and that these games could indeed be used to train the P300 component. Finally, the first analysis of the clinical data shows very few significant differences between the Neurofeedback group and the two control groups. Indeed, despite some differences in favor of the Neurofeedback or both training groups, most indicators showed an improvement of the symptoms regardless of the group. These results suggest that multiple factors may contribute to those changes including nonspecific ones such as time passing, the gaze training that was required in both active groups, or the care given to all children who followed some training. The unique and rich dataset that was collected in this study will continue to teach us and guide future research. Future studies, with a larger sample size and possibly targeting specific subgroups of ADHD children, will need to be carried out in order to further investigate the specific effect of such BCI training onto dimensions such as attention or impulsivity