Hyperbalayage EEG à domicile pour les interactions sociales entre le nourrisson et le soignant

Avec l’enregistrement simultané des activités cérébrales de deux ou plusieurs sujets en interaction, également connu sous le nom d’hyperscanning, il est devenu possible d’élucider la base neuronale des interactions sociales dans leur dynamique complexe, bidirectionnelle et rapide¹. Cette technique a déplacé l’attention de l’étude des individus dans des environnements isolés et étroitement contrôlés vers l’examen d’interactions plus naturalistes, telles que les interactions parent-enfant pendant le jeu libre ^2,3, la résolution d’énigmes 4 et les jeux informatiques coopératifs ^5,6. Ces études démontrent que les activités cérébrales se synchronisent pendant les interactions sociales, c’est-à-dire qu’elles présentent des similitudes temporelles, un phénomène appelé synchronie neuronale interpersonnelle (SNI). Cependant, la grande majorité des études d’hyperbalayage ont été confinées à des laboratoires. Bien que cela permette un meilleur contrôle expérimental, cela peut se faire au prix d’une perte de validité écologique. Les comportements observés en laboratoire peuvent ne pas être représentatifs des comportements interactifs quotidiens typiques des participants en raison du cadre inconnu et artificiel et de la nature des tâches imposées⁷.

Les progrès récents des appareils mobiles de neuroimagerie, tels que l’électroencéphalographie (EEG) ou la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge (fNIRS), atténuent ces problèmes en supprimant la nécessité pour les participants de rester physiquement connectés à l’ordinateur d’enregistrement. Ainsi, ils nous permettent de mesurer les activités cérébrales des participants lorsqu’ils interagissent librement en classe ou à leur domicile ^8,9. L’avantage de l’EEG par rapport à d’autres techniques de neuroimagerie, telles que la fNIRS, est qu’il a une excellente résolution temporelle, ce qui le rend particulièrement adapté à l’étude de dynamiques sociales rapides¹⁰. Pourtant, il s’accompagne d’une mise en garde selon laquelle le signal EEG est très vulnérable au mouvement et à d’autres artefacts physiologiques et non physiologiques¹¹.

Malgré cela, les premières études ont réussi à mettre en œuvre des configurations d’hyperbalayage EEG dans des environnements et des conditions réalistes. Par exemple, Dikker et ^al.12 ont mesuré le signal EEG d’un groupe d’étudiants alors qu’ils participaient à diverses activités en classe, notamment en assistant à des cours, en regardant des vidéos et en participant à des discussions de groupe. Cette étude, ainsi que d’autres études ^8,9, a principalement utilisé des électrodes EEG sèches pour faciliter le processus de réalisation de mesures dans des environnements non laboratoires. Par rapport aux électrodes humides, qui nécessitent l’application d’un gel ou d’une pâte conductrice, les électrodes sèches offrent des avantages notables en termes de facilité d’utilisation. Il a été démontré qu’elles présentent des performances comparables à celles des électrodes humides dans des populations adultes et des conditions stationnaires ; Cependant, leurs performances peuvent diminuer dans les scénarios liés au mouvement en raison de l’augmentation des niveaux d’impédance¹³.

Ici, nous présentons un protocole de travail pour capturer des enregistrements synchronisés à partir d’un système EEG à gel liquide à sept canaux à faible densité avec une électrocardiographie (ECG) à une seule sonde connectée au même amplificateur sans fil (fréquence d’échantillonnage : 500 Hz) des dyades nourrissons-soignants dans un cadre domestique. Alors que les électrodes actives étaient utilisées pour les adultes, les électrodes passives étaient plutôt utilisées pour les nourrissons, car ces dernières se présentent généralement sous la forme d’électrodes annulaires, facilitant ainsi le processus d’application du gel. De plus, les enregistrements EEG-ECG ont été synchronisés avec trois caméras et microphones pour capturer les comportements des participants sous différents angles. Dans l’étude, des nourrissons de 8 à 12 mois et leurs soignants se sont livrés à une tâche de lecture et de jeu pendant que leur EEG, leur ECG et leurs comportements étaient enregistrés. Pour minimiser l’impact d’un mouvement excessif sur la qualité du signal EEG, les tâches ont été effectuées sur une table (par exemple, en utilisant la table de la cuisine et une chaise haute pour bébé), obligeant les participants à rester assis tout au long de la tâche d’interaction. Les soignants ont reçu trois livres adaptés à leur âge et des jouets de table (équipés de ventouses pour les empêcher de tomber). On leur a demandé de lire à leur enfant pendant environ 5 minutes, suivie d’une séance de jeu de 10 minutes avec les jouets.

Ce protocole détaille les méthodes de collecte synchronisées de données EEG-ECG, vidéo et audio pendant les tâches de lecture et de lecture. Cependant, la procédure globale n’est pas spécifique à ce modèle de recherche, mais convient à différentes populations (p. ex., dyades parent-enfant, dyades d’amis) et à différentes tâches expérimentales. La méthode de synchronisation des différents flux de données sera présentée. De plus, un pipeline de prétraitement EEG de base basé sur Dikker et ^al.12 sera décrit, et les taux de rétention des données EEG et les mesures de contrôle de la qualité seront rapportés. Étant donné que les choix analytiques spécifiques dépendent de divers facteurs (tels que la conception des tâches, les questions de recherche, le montage EEG), l’analyse EEG hyperscanning ne sera pas plus détaillée, mais le lecteur sera plutôt renvoyé aux lignes directrices et aux boîtes à outils existantes (par exemple^{, 14} pour les lignes directrices ;^15,16 pour les boîtes à outils d’analyse d’hyperbalayage). Enfin, le protocole aborde les défis et les solutions potentielles pour l’hyperbalayage EEG-ECG à domicile et dans d’autres contextes réels.