Imagerie & performances

Imagerie fonctionnelle

Apport des cartographies cérébrales dans la recherche de performances

L

e choix de la cible corticale conditionne l'efficacité des techniques de Neurofeedback. Dans le domaine de la performance, les patterns d'activation corticale associés à l'expertise sportive et mentale sont de mieux en mieux connus (Claire Calmels, 2020).

2
millimètres
>2
secondes
<500
millisecondes

Le Neurofeedback par IRM fonctionnelle (NFB-IRMf ) profite d’une excellente résolution spatiale (2 mm) mais reste coûteux et peu accessible. Sa faible résolution temporelle (2 s) limite hélas la puissance du conditionnement opérant (< 500ms) ce qui est préjudiciable à la pérennité de l’apprentissage et au transfert des habiletés mentales dans la vie réelle (Belinskaia et al. 2020). 

NFB-IRMf/NFB-eeg

Les EEGq sont accessibles, peu coûteux, faciles à reproduire. Le nombre de séances de NFB-EEG est ajustable selon les besoins.

surveillance par eegq

EEG Quantitatif & analyse comparative

Un EEG quantitatif est différent d'un EEG classique. Il quantifie et cartographie l’activité du cortex cérébral selon les ondes δ (2– 4Hz), θ (4–8 Hz), ∝ (8–12 Hz), ß (12–30 Hz), ૪ (30 Hz). Claudio Babiloni observe ainsi dans son étude avec groupe contrôle des activités EEG pariéto-occipitales alpha 1 plus intenses chez les athlètes (Babiloni et al. 2010).
L'analyse comparative des EEGq d’un sportif en début/fin de saison peut être un outil de surveillance de l'état de préparation. En effet, la cartographie 2D pointe facilement des biomarqueurs de fatigue physique et mentale.

  • Réduction globale des activités EEG bêta après un effort prolongé de pédalage (De Pauw et al. 2013).
  • Hypoactivation du gyrus frontal moyen (cortex préfrontal) dans un contexte de surentraînement (Blain et al. 2019).
évaluation EEG quantitatif du sportif avant neurofeedback pour la performance.
NFB-irmf versus nfb-eeg
Toutes les millisecondes comptent dans la recherche de la performance. L'activité cérébrale change pas moins de 5 fois par seconde...
neurosport logo, recherche de la performance, temps de réaction
Cartographie neurofeedback, comparer avant et après préparation mentale du sportif.
cartographies 2D & 3D par EEGQ

EEG Quantitatif & bases de données


L’EEG quantitatif peut être comparé si besoin à une base de données normative. Il n’est pas un outil diagnostic mais permet de définir les protocoles Neurofeedback (augmentation /réduction d’une gamme onde, cible corticale).

En effet, une anxiété cognitive précompétitive peut résulter d'une hyperactivité des cortex cingulaires (hypervigilance permanente) ou au contraire d'une hypoactivation des lobes orbitaux frontaux (perte de régulation émotionnelle par épuisement).

Les cartographies avant/après l'entraînement cérébral par Neurofeedback objectivent et quantifient les effets neurophysiologiques de la préparation mentale. 

biofeedback EEG
Via des capteurs EEG de surface judicieusement positionnés, le NFB-EEG peut moduler indirectement des structures cérébrales profondes (Ros et al. 2013).
Biofeedback EEG, logo neurosport.fr
Neuro-imagerie & etat de flow

Cartographies 3D swLORETA

Certaines activités EEG issues de structures profondes se diffusent et sont détectées au sommet du crâne. De ce fait, l'interprétation des cartographies 2D est moins précise. L'analyse inverse des sources swLORETA contourne cet artefact de diffusion. Elle localise (avec une précision de 12750 voxels) les aires cérébrales à l'origine des mesures de surface. Cette technique de neuro-imagerie a révélé par exemple certaines activités cérébrales pendant l'état psychologique optimal du Flow (Leroy et al. 2020).

perturbation dans réseau sensori-moteur, travail par neurofeedback.
connectivité cérébrale d'un sportif, participation du cervelet.
connectivité fonctionnelle

Évaluer la connectivité cérébrale

La modification de la connectivité entre les aires cérébrales précède la réduction de l'activité du cortex.
Par exemple, la fatigue perçue après des activités cognitives prolongées s'associe à une réduction de la connectivité fonctionnelle (Gang Li et al. 2019).
A contrario, une étude contrôlée, randomisée, en double aveugle démontre l’effet significatif d'une seule séance de Neurofeedback EEG sur le renforcement de la connectivité fonctionnelle des réseaux sensorimoteurs et du réseau par défaut (Marins et al. 2019).

DMN-
DEFAULT MODE NETWORK
SMN+
sensori motor network
SN+
salience network
DAN
dorsal attention network
connectome

Cibler les grands réseaux neuronaux

L’approche Neurofeedback par modulation des grands réseaux cérébraux compense la moindre précision spatiale de l'EEG. Contrairement à l’IRMf, le Neurofeedback EEG garde une excellente résolution temporelle. 
L'Institut NeuroSport privilégie des protocoles d'entraînement par neurofeedback ciblant le renforcement, l'atténuation ou le basculement rapide entre les différents grands réseaux neuronaux (switch réseaux grande distance).

surentraînement d'un sportif, réduction connectivité du réseau par défaut
BIBLIOGRAPHIE :
- Claire Calmels, 2020
Neural correlates of motor expertise: Extensive motor training and cortical changes. 2020 Jul 15;1739:146323. doi: 10.1016/j.brainres.2019.146323
- Belinskaia et al. 2020. The importance of being on time: delayed neurofeedback impedes training of the parietal alpha-band power. doi:https://doi.org/10.1101/2020.07.27.222786
- Ros et al. 2013. Mind over chatter: Plastic up-regulation of the fMRI salience network directly after EEG neurofeedback. NeuroImage 65:324–335. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2012.09.046
- Babiloni et al. 2010. Resting state cortical rhythms in athletes: A high-resolution EEG study.Brain Research Bulletin 81,1 p149-156.https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2009.10.014
- Leroy et al. 2020
EEG dynamics and neural generators of psychological flow during one tightrope performance. Sci Rep10, 12449. doi: 10.1038/s41598-020-69448-3
- De Pauw et al. 2013.
Brain mapping after prolonged cycling and during recovery in the heat. J Appl Physiol 1;115(9):1324-31. doi: 10.1152/japplphysiol.00633.2013.
- Blain et al. 2019
Neuro-computational Impact of Physical Training Overload on Economic Decision-Making, CurrentBiology (2019), https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.08.054
- Gang Li et al. 2019 Effects of Mental Fatigue on Small-World Brain Functional Network Organization. Neural Plasticity. https://doi.org/10.1155/2019/1716074
- Marins et al. 2019.
Structural and functional connectivity changes in response to short-term neurofeedback training with motor imagery. NeuroImage 194 (2019) 283–290 https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2019.03.027

Pour citer cette page :
Date première publication : 13/08/2020 ; mise à jour : 17/10/2020,
Huyghe L. «Neuro-imagerie fonctionnelle & performance sportive.» 23 août 2020. www.institutneurosport.fr/ins-neuroimagerie-fonctionnelle-performance-sportive.pdf