Évaluer le développement cérébral des prématurés pour faciliter l’apprentissage
Environ 500 000 bébés naissent prématurément en Europe chaque année, et un dixième des nouveau-nés dans le monde sont prématurés. Le fait de naître avant la 37e semaine de grossesse a un impact négatif sur la façon dont le cerveau est plié et sur le processus de myélinisation des cellules cérébrales. «La diminution des plis cérébraux entraîne une réduction de la surface et du volume corticaux, tandis qu’une mauvaise myélinisation ralentit la transmission des informations dans le cerveau», explique Audrey van der Meer, coordinatrice du projet AIM_COACH, soutenu par l’UE, et professeure de psychologie à l’Université norvégienne de sciences et de technologie. Au cours du dernier trimestre de la grossesse et de la première année de l’enfant, une zone du cerveau allant du cortex visuel à l’arrière de la tête jusqu’au sommet du crâne, où se trouve le cortex moteur, se développe rapidement. Appelée dorsal visual processing stream ou voie de traitement visuel dorsale en français, elle contrôle l’intégration sensori-motrice, la planification de l’action, la synchronisation et la perception de la distance, de la vitesse, de la direction et du délai de collision. «De nombreux bébés nés prématurément souffrent d’une ‘vulnérabilité de la voie dorsale’, ce qui signifie qu’ils éprouvent des difficultés à interagir avec des objets en mouvement dans le monde», explique Audrey Van der Meer, dont le projet a reçu le soutien du programme européen Actions Marie Skłodowska-Curie.
Exploiter l’IA et l’électroencéphalographie pour observer l’activité cérébrale des nourrissons
À l’aide de réseaux d’électrodes perfectionnés, le laboratoire a enregistré l’activité électrique du cerveau de très jeunes bébés pendant qu’ils regardaient des balles virtuelles se diriger vers eux à grande vitesse sur un grand écran. L’équipe a testé le «paradigme de l’imminence» («looming paradigm» en anglais) sur plus de 500 enfants, et la plupart d’entre eux sont réellement impressionnés par les boules qui semblent sur le point d’entrer en collision avec leur visage. Les nourrissons doivent traiter rapidement et précisément les informations relatives au moment où la balle va les frapper afin de pouvoir cligner des yeux, se baisser ou lever les mains pour protéger leurs yeux et leur visage à temps. Les 128 électrodes sensibles sont cousues ensemble dans un «filet à cheveux» qui est placé d’un seul geste sur la tête du bébé, tandis que l’équipe souffle des bulles de savon pour le distraire. Comme les bébés ont un crâne beaucoup plus fin que les adultes et qu’ils ont généralement peu ou pas de cheveux, l’équipe a pu capter des signaux cérébraux de bonne qualité en microvolts. Pendant que l’enfant portant le filet regardait les balles s’approcher, l’ordinateur sélectionnait automatiquement les réponses liées à l’inquiétude et déterminait s’il s’agissait d’une réponse cérébrale adéquate, adaptée à l’âge de l’enfant, ou si elle présentait des lacunes. «Pour développer une interface cerveau-ordinateur destinée à faciliter l’apprentissage perceptif chez les jeunes nourrissons, nous avons utilisé un vaste ensemble de données cérébrales enregistrées auprès de 100 enfants de moins d’un an au cours d’une tâche visuelle liée à l’imminence», note la chercheuse. Et elle ajoute: «Nous en sommes là aujourd’hui: l’ordinateur identifie de manière fiable les réponses cérébrales liées à l’imminence dans 77 % de tous les essais. Étant donné que nous travaillons avec des données sur le cerveau des bébés, c’est un excellent résultat.»
Appliquer les connaissances pour aider les nourrissons à se développer et à apprendre
L’année dernière, l’équipe a publié des preuves qu’il est possible de faire progresser le développement du cerveau et d’améliorer la perception des mouvements chez les bébés de moins d’un an en leur apportant une stimulation motrice supplémentaire sous la forme de temps passé sur le ventre, de séances de bébés nageurs et de massages. Cela, explique Audrey Van der Meer, a des implications importantes pour les bébés prématurés qui risquent de développer une vulnérabilité au niveau de la voie dorsale. L’équipe espère également que son système d’analyse cognitive par IA sera proposé comme programme d’intervention aux enfants susceptibles de bénéficier le plus d’un diagnostic et d’une intervention précoces, soit avant l’âge scolaire. «Nous avons réussi à mettre au point la première interface cerveau-ordinateur destinée aux bébé au monde pour le diagnostic précoce des lésions cérébrales et l’intervention rapide. Il est important de favoriser l’apprentissage et de prévenir les problèmes chez les enfants de moins de deux ans, dont le cerveau présente encore une énorme plasticité», conclut Audrey Van der Meer.
Mots‑clés
AIM_COACH, UE, IA, électroencéphalographie, activité cérébrale, nourrissons, développement cérébral, lésions cérébrales, intervention précoce
