WO2017006062A1 - Systeme et procede de caracterisation du sommeil d'un individu - Google Patents

Systeme et procede de caracterisation du sommeil d'un individu Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a system and method for characterizing the sleep of an individual.
  • the invention applies to increasing the density (that is to say, the number over a determined period of time) and / or the amplitude of the sleep spindles (or “sleep spindles” according to the Anglo-Saxon denomination). ).
  • the present invention is not only for people prone to sleep disorders such as insomnia but more generally to anyone wishing to improve its recovery capacity including during or after an effort, a trip, a stressful situation or something else.
  • Sleep spindles are signals of cerebral electrical activity of frequencies generally between 9 and 16 Hz (Molle et al., 2011) and of amplitude ranging from 25 to 150 microvolts. There are sleep spindles of low frequencies and high frequencies, variable and specific to each individual. Sleep spindles usually last between 0.5 to 2 seconds and are the product of reticulo-thalamo cortical network activity.
  • Sleep spindles appear during sleep, especially during the light sleep phase (phase called sleep NREM stage N2) (De Gennaro & Ferrara, 2003, De Gennaro, Ferrara, Curcio, & Cristiani, 2001). Indeed, during this phase, we see that they appear in greater numbers. We still distinguish it in deep sleep (phase called N3 stage of sleep) but are more rare or even absent in so-called paradoxical sleep (phase called N4 stage of sleep or REM sleep). Sleep spindles are often referred to as "sleep wardens" and usually a high density of sleep spindles is associated with effective sleep. Conversely, the scientific literature has recently shown that a low density of sleep spindles seems to be a sign of sleep disturbed by stress (Dang-Vu et al., 2015).
  • the neurological feedback treatment or Neuwfeedback in Anglo-Saxon terminology consists for example in a training of the individual to help him relax and encourage him to modify its cerebral activity, in particular by the production of a certain class of brain waves.
  • This neurofeedback treatment device is designed to encourage the production of ⁇ or Sensori-Motor Rhythm (SMR) waves.
  • SMR Sensori-Motor Rhythm
  • the frequency of these waves is generally between 9 Hz and 16 Hz.
  • These waves appear at sleep (phase called NI stage of sleep), that is to say the transition between wakefulness and sleep. This phase is often accompanied by signs of fatigue such as yawning.
  • This phase is the seat of waves SMR and a.
  • a waves have a frequency generally between 8 Hz and 13 Hz and are generally associated with attention and alertness.
  • SMR waves can also be present in a state of relaxation in the waking state. They disappear with attention. Since alpha and SMR waves may have overlapping frequencies or some filters may pass some of the brain activity corresponding to the alpha wave frequency window, the specific training of SMR waves may be compromised in the as it is the alpha waves that will be driven and not the SMR waves.
  • SMR wave training is also used in various applications such as those aimed at improving the symptoms of attention deficit disorder with or without hyperactivity (Arns, Feddema, & Kenemans, 2014). relaxation and, as described in US 2013/150659, improvement of sleep (see also Cortoos et al., 2010).
  • the training of SMR waves would allow an improvement of certain cognitive performances (Schabus et al., Brain research (2008), 1191, 127-135 and Stuart et al., Neuroscience and Biobehaviour (2011), 35, 1154-1165) and drive.
  • cognitive performances Schot al., Brain research (2008), 1191, 127-135 and Stuart et al., Neuroscience and Biobehaviour (2011), 35, 1154-1165
  • there are certain disparities in the effectiveness of such neurological feedback treatment depending on the individual including the fact that until now, the teaching from the prior art has always bet on a failure to take into account a personalization or a specific adaptation of such treatment to a particular individual.
  • the invention therefore aims to overcome the problems mentioned above.
  • the inventors have thus discovered that sleep spindles, which have a frequency specific to each individual, play an important role during the light sleep phase by their waking inhibitory effect.
  • a training of the brain waves emitted by the individual in the awake state and based on frequency intervals of Standardized SMR waves without taking into account any specific frequency range corresponding to sleep spindles specifically emitted by an individual in the asleep state does not allow effective customization of a treatment to a particular individual.
  • Such a treatment only allows the stimulation of certain SMR waves whose frequencies do not necessarily correspond to those of the sleeping spindles of said individual in the asleep state.
  • This type of training which does not guarantee or at least obtain in a simple and fast way an increase in the density and amplitude of the spindles of sleep, does not offer a satisfactory efficiency on the treatment of disorders especially sleep.
  • the invention proposes a system for characterizing the sleep of an individual, comprising:
  • a measurement device adapted to measure a signal of brain activity representative of the brain waves
  • an electronic central unit adapted to:
  • a communication interface connected to the central unit and adapted to emit a warning signal perceptible by the individual when the parameter of the cerebral activity signal in the frequency range corresponding to the reduced range of sleep spindles exceeds the threshold, preferably during a determined period of time, such as at least 0.25 seconds.
  • the system that is the subject of the present invention can also make it possible to characterize the individual frequency of an Alpha peak (iAPF of English, "individual alpha peak frequency”) during the first two minutes during which the eyes of the individual are closed.
  • This characterization informs about the best choice of filtering parameters to set up in order to select at least a reduced range of sleep spindles and / or to modify frequency parameters, for example by installing higher order filters and more specific.
  • This selection makes it possible to avoid any overlap between the specific frequency band to be trained corresponding to the sleep spindles and the specific frequency band of the alpha waves that one does not wish to cause.
  • These provisions make it possible to better characterize the range of reduced spindles of sleep proper to the individual and thus to improve the training. The user can thus more effectively improve the quality of his sleep.
  • the frequency of the alpha waves is generally between 7 and 13 Hz.
  • the spectral power density of the alpha waves corresponds to the distribution of the amplitude in volts of these waves between the frequencies ranging from 7 to 13 Hz.
  • alpha waves we subtract the power spectrum between 7 and 13 Hz, that is to say the amplitude of these waves, obtained in the subject in the awake state having the eyes open to the spectrum of the same individual to the awake state with eyes closed. This amounts to keeping only the overall power spectrum of the alpha waves which therefore defines the individual frequency of the alpha peak of a particular individual.
  • the individual frequency of the alpha peak thus corresponds to the absolute maximum of the amplitude in this frequency window ranging from 7 to 13 Hz. (Klimesch W.
  • the individual frequency of the alpha peak can be measured (in Hertz) according to another embodiment by the following calculation: a ratio of the weighted sum of the spectral powers in a frequency window between 7 and 13 Hz on the total spectral power of the alpha waves in the window, the spectral powers of the weighted sum being weighted by the frequencies of the window:
  • the characterization system comprises an electronic central unit which is adapted to identify, beforehand, the sleep spindles and within a frequency window of between 7 and 13 Hz, the individual frequency of the alpha peak of the 'individual.
  • the latter is therefore defined within a window of frequencies between 7 and 13 Hz and after subtraction of the power spectrum obtained in an individual with open eyes from that obtained in an individual with eyes closed.
  • the question of the specificity of the training can also be improved by measuring this individual frequency of the alpha waves in order to provide a more specific feedback at the level of the generation of the spindles of sleep while avoiding that a unwanted alpha signal does not interfere with these.
  • the characterization system implements, during the first use or at each new use, a learning phase to specifically characterize the individual's sleep by identifying the sleep zones that are specific to him and to allow him to driving said sleep spindles. By particularizing each individual the range of frequencies to be trained, the effectiveness of the neurological feedback treatment on a set of individuals can be improved.
  • the electronic central unit may be adapted to detect, in the 9 to 16 Hz frequency range of the cerebral activity signal of the sleeping individual, the brain waves of the sleeping individual with an amplitude greater than 15 ⁇ and a duration between 0.5 seconds and 2 seconds.
  • the electronic central unit can be adapted to:
  • the reduced range of sleep spindles as the reduced range of frequencies in which the cerebral activity signal exceeds the threshold at a greater number of times.
  • the measuring device may comprise:
  • At least one ground electrode, a reference electrode and a measurement electrode which can optionally be combined within the same electrode having both functions, more particularly for the reference and measurement functions, connected to the CPU and arranged on the support for measuring an electrical potential difference between the reference, mass and measurement electrodes as a cerebral activity signal.
  • the central unit can be mounted on the support and be adapted to amplify the cerebral activity signal.
  • the central unit can be adapted to digitize the cerebral activity signal.
  • the reference electrodes can be dry electrodes. They may, however, also be wet electrodes semi-dry electrodes or semi-wet electrodes. According to a particular embodiment of the invention, each type of electrode may have a particular and different nature.
  • the communication interface can be portable by hand by the individual.
  • the central unit can be within a headset connected to the communication interface or within an external device or remote, such as a server.
  • the CPU may be adapted to modify, i.e., raise or lower, the threshold and / or a time period above the threshold.
  • the parameter of the cerebral activity signal may be selected from an amplitude and a density.
  • the invention proposes a method for characterizing the sleep of an individual, comprising the steps of: measure a signal of brain activity representative of the brain waves,
  • the step of identifying the reduced range of sleep spindles may include detecting, within the 9 to 16 Hz frequency range of the cerebral activity signal of the dormant individual, brain waves of the sleeping individual exhibiting an amplitude greater than 15 ⁇ and a duration of between 0.5 seconds and 2 seconds.
  • the step of identifying the reduced range of sleep spindles may include:
  • the reduced range of sleep spindles as the reduced range of frequencies in which the parameter of the cerebral activity signal exceeds the threshold at a greater number of times.
  • the method of characterization may comprise during the step of identifying the reduced range of sleep spindles, a prior identification of the individual frequency of the individual's alpha peak, defined within a window of frequencies between 7 to 13 Hz.
  • the spectral power density of the alpha waves corresponds to the distribution of the amplitude in volt of these waves between the frequencies ranging from 7 to 13 Hz.
  • To obtain the signal of the alpha waves one subtract the power spectrum between 7 and 13 Hz, that is to say the amplitude of these waves, obtained in the awake subject having the eyes open to the spectrum of the same individual in the awake state having the eyes closed.
  • the individual frequency of the alpha peak thus corresponds to the absolute maximum of the amplitude in this frequency window ranging from 7 to 13 Hz.
  • the individual frequency of the peak alpha can be measured (in Hertz), according to another embodiment, by the following calculation: a ratio of the weighted sum of the spectral powers in a frequency window of between 7 and 13 Hz on the spectral power total of the alpha waves in the window, the spectral powers of the weighted sum being weighted by the frequencies of the window:
  • the individual frequency of the alpha peak is defined specifically for a particular individual, it then makes it possible to characterize one or more tangible terminals making it possible to discriminate the frequencies of the alpha waves and those of the sleep spindles of the individual in question. thus to get rid of all the alpha waves having a frequency close to that of the sleep spindles in order to allow an analysis of the frequencies of the spindles of unpolluted sleep by the frequencies of the alpha waves.
  • the step of measuring the cerebral activity signal may include measuring an electrical potential difference between reference, mass and measurement electrodes.
  • the characterization method may provide, during the step of comparing the parameter of the cerebral activity signal to the threshold, to modify the threshold.
  • “Change threshold” means any action to raise or lower the threshold level.
  • the method of characterization may provide, during the step of comparing the parameter of the cerebral activity signal to the threshold, to select the parameter from an amplitude and a density.
  • FIG. 1 is a representation of a sleep characterization system of an individual, comprising a measuring device in the form of a helmet adapted to measure a cerebral activity signal representative of the brain waves, and a central unit electronics adapted to identify at least a reduced range of individual sleep spindles, and a portable hand-held communication interface for providing a warning signal when a cerebral activity signal parameter in the reduced range of sleep spindles exceeds a threshold,
  • FIG. 2 is a schematic representation of the frequency ranges of ⁇ waves and ⁇ or Sensori-Motor Rhythm (SMR) waves emitted in the drowsiness phase, and sleep spindles (spindle) emitted in the sleep phase. light by two different individuals,
  • SMR Sensori-Motor Rhythm
  • FIG. 3 is a representation of the cerebral activity signal representative of the brain waves of the individual acquired by the measuring device of FIG. 1, identifying the reduced range of sleep spindles specific to the individual,
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of characterization of sleep implemented by the sleep characterization system of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a user 2 sleep characterization system 1 for use in neurological feedback processing to improve the user's sleep speed and sleep quality 2.
  • the characterization system 1 comprises:
  • a measuring device 5 adapted to measure a cerebral activity signal representative of the brain waves of the user's brain 2, and
  • the measuring device 5 is in the form of a helmet 6 comprising a support 7, possibly adjustable, intended to be placed on the head of the user 2.
  • the cerebral activity signal is measured in the form of a electrical potential difference between one or more reference electrodes 8, a ground electrode 11 and one or more measuring electrodes 9 arranged on the support 7 as appropriate.
  • the reference electrodes 8, 9 and mass 11 are preferably dry electrodes.
  • the reference electrodes 8, of mass 11 and measurement 9 and the electronic processor are connected by a wired link 23 or wirelessly to the central unit 21.
  • the central unit 21 may comprise an electronic processor, an amplifier adapted to amplify the cerebral activity signal and an analog-to-digital converter adapted to digitize the cerebral activity signal.
  • the cerebral activity signal acquired by the reference electrodes 8, of mass 11 and measuring electrode 9 and then digitized and amplified can thus be transmitted to the processor of the central processing unit 21 for processing.
  • the central unit 21 may be provided in the helmet 6.
  • the central unit 21 is connected to the communication interface 22 with the user.
  • the communication interface 22 comprises two earphones 10 mounted on the helmet 6 to be placed on the ears of the user 2 in order to be able to deliver a sound warning signal representative of the transmission of a particular brain wave.
  • the communication interface 22 also includes any other appropriate electronic device portable by hand such as a mobile phone, a tablet, a PDA or other.
  • the communication interface 22 may in particular comprise a screen for displaying a warning signal, in particular a visual signal.
  • the screen can be touch-sensitive to interact with the central unit 21. In a complementary or alternative way, an interaction with the central unit 21 can be obtained via a keyboard, one or more activation buttons. , a memory card reader or other belonging to the communication interface 22.
  • Figure 2 illustrates the frequency decomposition of the cerebral activity signal of two individuals.
  • the brain activity of each individual is characterized by: - waves emitted in a frequency range between 8 Hz and 13 Hz for one of the individuals identified as subject 1, and in a frequency range between 8 Hz and 12 Hz for the other individual identified as subject 2 ,
  • SMR Sensori-Motor Rhythm
  • the brain activity of each individual is characterized by sleep spindles or spindles emitted in a reduced range of sleep spindles between 12 Hz and 15 Hz for the subject 1, and in a reduced range of sleep spindles between 13.5 Hz and 16 Hz for subject 2. It appears that the reduced range of sleep spindles, whose waking inhibitory effect plays an important role during the light sleep phase, is specific to each individual.
  • the central unit 21 is adapted to perform a frequency decomposition of the cerebral activity signal and to identify, in a frequency range of 9 to 16 Hz, the range or ranges.
  • the reduced range (s) of sleep spindles comprise the brainwave frequencies of the user 2 in the state. asleep having an amplitude greater than 15 ⁇ and a duration of between 0.5 seconds and 2 seconds.
  • the identification of a reduced range of sleep spindles can be performed in the asleep state of the user 2 by detecting, in the 9 to 16 Hz frequency range of the cerebral activity signal during the light sleep phase, brain waves having an amplitude greater than 15 ⁇ and a duration of between 0.5 second and 2 seconds.
  • identification of the reduced range of sleep spindles could be accomplished by an iterative process of modulating a reduced range of frequencies to identify the reduced range of frequencies corresponding to that of the sleep spindles.
  • the iterative process provides for determining, in the 9 to 16 Hz frequency range of the cerebral activity signal of the sleeping individual, a plurality of reduced frequency ranges.
  • a parameter such as an amplitude or a density, that is to say a number of peaks having a minimum amplitude over a determined period of time, of the cerebral activity signal of the individual asleep is compared to a representative threshold of the same parameter for sleep spindles.
  • the reduced range of sleep spindles can then be defined as the reduced range of frequencies in which the signal of brain activity exceeds the threshold at a greater number of times.
  • the central unit 21 can then compare at least one parameter of the cerebral activity signal to the awake state in the frequency range corresponding to the reduced range of sleep spindles to one. threshold.
  • the frequency range corresponding to the reduced range of sleep spindles is different, generally narrower and possibly offset, from the SMR frequency range.
  • the parameter is, for example, chosen from an amplitude and a density, that is to say a number of peaks having a minimum amplitude determined over a predetermined period.
  • the central unit 21 is then adapted to control the transmission of the audible warning signal in the earphones 10 and the visual warning signal on the screen of the communication interface 22 when the parameter of the cerebral activity signal in the frequency range corresponding to the reduced range of sleep spindles exceeds the threshold, preferably for a specified period of time, such as at least 0.25 seconds.
  • the difference in electrical potential between the reference electrodes 8, of mass 11 and measurement 9 is measured by the headphones 6 to obtain the cerebral activity signal representative of the brain waves of the user 2.
  • This cerebral activity signal is amplified and digitized by the central unit 21.
  • the central unit 21 identifies the reduced range of sleep spindles of the user 2.
  • This reduced range of sleep spindles includes the brainwave frequencies of the sleeping user having an amplitude greater than 15 ⁇ and a duration of between 0.5 seconds and 2 seconds.
  • the difference in electrical potential between the reference electrodes 8, of mass 11 and measurement 9 is measured by the headphones 6 to obtain the cerebral activity signal representative of the brain waves of the user 2.
  • This cerebral activity signal is amplified and digitized by the central unit 21.
  • the CPU 21 compares to the threshold at least one of the following two parameters such as amplitude or density.
  • the audible warning signal is emitted in the 10 and the visual warning signal is displayed via the communication interface 22.
  • the communication interface 22 can be adapted to issue any other type of warning signal and in particular , tactile, olfactory or taste.
  • the user 2 is thus warned of the emission of brain waves promoting the quality of sleep.
  • a Neurofeedback treatment can be set up to improve the quality of the user's sleep 2.
  • the Neurofeedback treatment then comprises a training aimed at encouraging the user 2 to produce the desired brain waves.
  • the training includes one or more relaxation and exercise sequences rewarding the emission of brain waves desired by particular warning signals.
  • the threshold may be increased to advance user 2 in the production of appropriate brainwaves.
  • the threshold can also be lowered to make it easier for a user who is not performing well. Complementarily or alternatively, it is possible to play on the determined period during which the threshold must be exceeded to emit the warning signal to complicate or simplify training.

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Abstract

Système et procédé de caractérisation du sommeil d'un individu Système de caractérisation du sommeil d'un individu, le système de caractérisation comprenant : - un dispositif de mesure adapté pour mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales, - une unité centrale électronique adaptée pour : identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu, la plage réduite de fuseaux de sommeil comprenant les fréquences d'ondes cérébrales de l'individu endormi présentant une amplitude supérieure à 15 µV et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes, comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu éveillé dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil à un seuil, - une interface de communication reliée à l'unité centrale et adaptée pour émettre un signal d'avertissement perceptible par l'individu lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil.

Description

Système et procédé de caractérisation du sommeil d'un individu
L'invention se rapporte à un système et à un procédé de caractérisation du sommeil d'un individu.
En particulier, l'invention s'applique à augmenter la densité (c'est-à-dire le nombre sur une durée déterminée) et/ou l'amplitude des fuseaux de sommeil (ou « sleep spindles » selon la dénomination Anglo-Saxonne).
De plus, la présente invention s'adresse non seulement aux personnes sujettes à des troubles du sommeil tels que l'insomnie mais plus généralement à toute personne désireuse d'améliorer sa capacité de récupération notamment au cours ou à la suite d'un effort, d'un voyage, d'une situation de stress ou autre.
Les fuseaux de sommeil sont des signaux d'activité électrique cérébrale de fréquences généralement comprises entre 9 et 16 Hz (Molle et al., 2011) et d'amplitude allant de 25 à 150 microvolts. On trouve des fuseaux de sommeil de basses fréquences et de hautes fréquences, variables et spécifiques à chaque individu. Les fuseaux de sommeil durent généralement entre 0,5 à 2 secondes et sont le produit d'une activité du réseau réticulo-thalamo cortical.
Les fuseaux de sommeil, comme leur nom l'indique, apparaissent pendant le sommeil, et plus particulièrement pendant la phase de sommeil léger (phase appelée stade N2 du sommeil NREM, de l'anglais « non rapid eye movement ») (De Gennaro & Ferrara, 2003; De Gennaro, Ferrara, Curcio, & Cristiani, 2001). En effet, durant cette phase, on constate qu'ils apparaissent en plus grand nombre. On en distingue encore dans le sommeil profond (phase appelée stade N3 du sommeil) mais se révèlent plus rares voire absents dans le sommeil dit paradoxal (phase appelée stade N4 du sommeil ou sommeil REM). Les fuseaux de sommeil sont souvent appelés « gardiens du sommeil » et généralement une forte densité de fuseaux de sommeil est associée à un sommeil efficace. A l'inverse, la littérature scientifique a montré récemment qu'une faible densité de fuseaux de sommeil semblait être le signe d'un sommeil perturbé par le stress (Dang-Vu et al., 2015).
A l'heure actuelle, il a été démontré que certains médicaments de la classe de médicaments hypnotiques entraînaient une augmentation de la densité des fuseaux de sommeil. Néanmoins, ce type de médicamentation ne semble s'adresser qu'à des patients présentant une symptomatologie définie. De plus, ces médicaments comportent des effets secondaires et peuvent entraîner une certaine dépendance. D'autres techniques visant à améliorer la génération de fuseaux de sommeil doivent donc être envisagées.
Ainsi, il a été développé de nouvelles technologies permettant d'amener un individu à agir sur une activité biologique par un traitement de rétrocontrôle, appelé également Biofeedback en terminologie Anglo-Saxonne. Dans le cas particulier d'une action sur une activité nerveuse ou neurologique, le traitement de rétroaction neurologique ou Neuwfeedback en terminologie Anglo-Saxonne consiste par exemple en un entraînement de l'individu pour l'aider à se relaxer et l'inciter à modifier son activité cérébrale, notamment par la production d'une certaine classe d'ondes cérébrales.
A partir d'une première étude menée sur le chat (Sterman, Howe, & Macdonald,
1970) les recherches successives ont mis en évidence que l'application du traitement de rétroaction neurologique pouvait mener à l'amélioration du temps d'endormissement et de la qualité du sommeil d'un individu. Ce dispositif de traitement à rétroaction neurologique vise à encourager la production d'ondes μ ou Sensori-Motor Rythm (SMR). La fréquence de ces ondes est généralement comprise entre 9 Hz et 16 Hz. Ces ondes apparaissent à l'endormissement (phase appelée stade NI du sommeil), c'est-à-dire la transition entre l'éveil et le sommeil. Cette phase est souvent accompagnée de signes de fatigue tels que le bâillement. Cette phase est le siège d'ondes SMR et a. Les ondes a ont une fréquence généralement comprise entre 8 Hz et 13 Hz et sont généralement associées à l'attention et à la vigilance. Les ondes SMR peuvent aussi être présentes dans un état de relaxation à l'état éveillé. Elles disparaissent alors avec l'attention. Etant donné que les ondes alpha et SMR peuvent avoir des fréquences chevauchantes ou bien que certains filtres peuvent laisser passer une partie de l'activité cérébrale correspondant à la fenêtre de fréquence des ondes alpha, l'entraînement spécifique des ondes SMR peut être compromis dans la mesure où ce sont les ondes alpha qui vont être entraînées et non les ondes SMR.
En parallèle, l'entraînement des ondes SMR est aussi utilisé dans différentes applications telles que celles ayant pour but l'amélioration des symptômes des troubles du déficit de l'attention avec ou sans hyperactivité (Arns, Feddema, & Kenemans, 2014), la relaxation et, comme décrit dans le document US 2013/150659, l'amélioration du sommeil (voir aussi Cortoos et al., 2010). L'entraînement des ondes SMR permettrait une amélioration de certaines performances cognitives (Schabus et al., Brain research (2008), 1191, 127-135 et Stuart et al., Neuroscience and Biobehaviour (2011), 35, 1154-1165) et motrices. Cependant, il existe certaines disparités dans l'efficacité d'un tel traitement de rétroaction neurologique en fonction des individus, résidant notamment dans le fait que jusqu'alors, l'enseignement émanant de l'art antérieur a toujours misé sur une absence de prise en compte d'une personnalisation ou d'une adaptation spécifique d'un tel traitement à un individu particulier.
L'invention vise donc à pallier les problèmes évoqués ci-dessus.
Les inventeurs ont ainsi découvert que les fuseaux de sommeil, qui ont une fréquence propre à chaque individu, jouent un rôle important au cours de la phase de sommeil léger de par leur effet inhibiteur de réveil. Ils ont, par ailleurs, découvert que l'entraînement des ondes cérébrales à l'état éveillé dans la plage spécifique correspondant aux fuseaux de sommeil de l'individu conduit à une amélioration de l'amplitude et de la densité des fuseaux de sommeil à l'état endormi contribuant ainsi à améliorer la qualité du sommeil. A contrario, selon différentes méthodes connues et exposées dans l'art antérieur telles que celles décrites dans le document US 2013/150659, un entraînement des ondes cérébrales émises par l'individu à l'état éveillé et basé sur des intervalles de fréquences d'ondes SMR standardisés sans prise en compte d'une quelconque plage de fréquences spécifiques correspondant aux fuseaux de sommeil émis spécifiquement par un individu à l'état endormi, ne permet pas une personnalisation effective d'un traitement à un individu particulier. Un tel traitement ne permet que la stimulation de certaines ondes SMR dont les fréquences ne correspondent pas obligatoirement à celles des fuseaux de sommeil dudit individu à l'état endormi. Ce type d'entraînement, qui ne permet pas de garantir ou au moins d'obtenir de manière simple et rapide un accroissement de la densité et de l'amplitude des fuseaux de sommeil, n'offre pas une efficacité satisfaisante sur le traitement des troubles du sommeil notamment.
A cet effet, l'invention propose un système de caractérisation du sommeil d'un individu, comprenant :
- un dispositif de mesure adapté pour mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales,
- une unité centrale électronique adaptée pour :
identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, au moins une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu, la plage réduite de fuseaux de sommeil comprenant des fréquences d'ondes cérébrales de l'individu endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes,
comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu éveillé dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil, à un seuil, - une interface de communication reliée à l'unité centrale et adaptée pour émettre un signal d'avertissement perceptible par l'individu lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil, préférentiellement pendant une période de temps déterminée, telle qu'au moins 0,25 secondes.
Il est important de noter qu'en plus de caractériser la densité et/ou l'amplitude des fuseaux de sommeil propres à l'individu, le système objet de la présente invention peut permettre également de caractériser la fréquence individuelle d'un pic Alpha (iAPF de l'Anglais, « individual alpha peak frequency ») pendant les deux premières minutes durant lesquelles les yeux de l'individu sont fermés. Cette caractérisation renseigne alors sur les meilleurs choix de paramètres de filtrage à mettre en place afin de sélectionner au moins une plage réduite des fuseaux de sommeil et/ou de modifier des paramètres de fréquences, par exemple en installant des filtres d'ordre supérieur et plus spécifiques. Cette sélection permet d'éviter tout chevauchement entre la bande de fréquence spécifique à entraîner correspondant aux fuseaux de sommeil et la bande de fréquence spécifique des ondes alpha que l'on ne souhaite pas entraîner. Ces dispositions permettent de mieux caractériser la plage de réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu et ainsi d'améliorer l'entraînement. L'utilisateur peut ainsi parvenir plus efficacement à améliorer la qualité de son sommeil.
La fréquence des ondes alpha est généralement comprise entre 7 et 13 Hz. La densité spectrale de puissance des ondes alpha correspond à la répartition de l'amplitude en volt de ces ondes entre les fréquences allant de 7 à 13 Hz. Pour obtenir le signal des ondes alpha, on soustrait le spectre de puissance entre 7 et 13 Hz, c'est-à-dire l'amplitude de ces ondes, obtenu chez le sujet à l'état éveillé ayant les yeux ouverts au spectre du même individu à l'état éveillé ayant les yeux fermés. Cela revient donc à ne conserver que le spectre global de puissance des ondes alpha qui définit donc la fréquence individuelle du pic Alpha d'un individu particulier. La fréquence individuelle du pic alpha correspond ainsi au maximum absolu de l'amplitude dans cette fenêtre de fréquences allant de 7 à 13 Hz. (Klimesch W. EEG-alpha rhythms and memory processes. Int J Psychophysiol 1997;26:319-40). La fréquence individuelle du pic alpha peut être mesurée (en Hertz) selon un autre mode de réalisation par le calcul suivant : un rapport de la somme pondérée des puissances spectrales dans une fenêtre de fréquences comprises entre 7 et 13 Hz sur la puissance spectrale totale des ondes alpha dans la fenêtre, les puissances spectrales de la somme pondérée étant pondérées par les fréquences de la fenêtre :
Figure imgf000007_0001
avec f; la fréquence i des ondes alpha, et
a;(fi), l'amplitude des ondes alpha à la fréquence i.
Une fois la fréquence individuelle du pic Alpha définie de façon spécifique pour un individu particulier, celle-ci permet alors de caractériser une borne tangible entre les fréquences des ondes alpha et celles des fuseaux de sommeil de l'individu en question et donc de s'affranchir de l'ensemble des ondes alpha ayant une fréquence voisine de celle des fuseaux de sommeil afin de permettre une analyse des fréquences des fuseaux de sommeil non polluée par les fréquences des ondes alpha.
Ainsi selon un autre mode de réalisation le système de caractérisation comprend une unité centrale électronique qui est adaptée pour identifier préalablement aux fuseaux de sommeil et au sein d'une fenêtre de fréquences comprises entre 7 à 13 Hz, la fréquence individuelle du pic Alpha de l'individu.
Cette dernière est donc définie au sein d'une fenêtre de fréquences comprises entre 7 à 13 Hz et après soustraction du spectre de puissance obtenu chez un individu ayant les yeux ouverts de celui obtenu chez un individu ayant les yeux fermés.
De plus, la question de la spécificité de l'entraînement peut aussi être améliorée en mesurant cette fréquence individuelle des ondes alpha et ce dans le but de fournir un rétrocontrôle plus spécifique au niveau de la génération des fuseaux de sommeil tout en évitant qu'un signal alpha non désiré ne vienne interférer avec ces derniers.
Le système de caractérisation met en œuvre, lors de la première utilisation ou à chaque nouvelle utilisation, une phase d'apprentissage pour caractériser de manière spécifique le sommeil de l'individu en identifiant les fuseaux de sommeil qui lui sont propres et pour permettre l'entraînement desdits fuseaux de sommeil. En particularisant ainsi à chaque individu la plage de fréquences à entraîner, l'efficacité du traitement de rétroaction neurologique sur un ensemble d'individus peut être améliorée.
Pour identifier la ou les plages réduites de fuseaux de sommeil, l'unité centrale électronique peut être adaptée pour détecter, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi, les ondes cérébrales de l'individu endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes. De façon alternative, pour identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil, l'unité centrale électronique peut être adaptée pour :
- déterminer, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi, une pluralité de plages réduites de fréquences,
- comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi dans chacune des plages réduites de fréquences au seuil,
- définir la plage réduite de fuseaux de sommeil comme la plage réduite de fréquences dans laquelle le signal d'activité cérébrale dépasse le seuil à un plus grand nombre de reprises.
Le dispositif de mesure peut comprendre :
- un support destiné à être placé sur la tête de l'individu, et
- au moins une électrode de masse, une électrode de référence et une électrode de mesure, qui peuvent éventuellement être réunies au sein d'une même électrode possédant les deux fonctions, plus particulièrement pour les fonctions de référence et de mesure, connectées à l'unité centrale et agencées sur le support pour mesurer une différence de potentiel électrique entre les électrodes de référence, de masse et de mesure comme signal d'activité cérébrale.
L'unité centrale peut être montée sur le support et être adaptée pour amplifier le signal d'activité cérébrale.
L'unité centrale peut être adaptée pour numériser le signal d'activité cérébrale.
Les électrodes de référence, mais aussi les électrodes de masse et de mesure peuvent être des électrodes sèches. Elles peuvent, toutefois, également être des électrodes humides des électrodes semi-sèches ou encore des électrodes semi-humides. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque type d'électrode peut avoir une nature particulière et différente.
L'interface de communication peut être portable à la main par l'individu.
L'unité centrale peut se trouver au sein d'un casque relié à l'interface de communication ou encore au sein d'un dispositif externe ou déporté, tel un serveur.
L'unité centrale peut être adaptée pour modifier, c'est-à-dire élever ou diminuer, le seuil et/ou une période de temps au-dessus du seuil.
Le paramètre du signal d'activité cérébrale peut être choisi parmi une amplitude et une densité.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de caractérisation du sommeil d'un individu, comprenant les étapes consistant à : - mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales,
- identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, au moins une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu, la plage réduite de fuseaux de sommeil comprenant des fréquences d'ondes cérébrales de l'individu endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes,
- comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu éveillé dans la plage de fréquence correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil à un seuil et émettre un signal d'avertissement perceptible par l'individu lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la ou les plages de fréquences correspondant à la ou aux plages réduites de fuseaux de sommeil dépasse le seuil.
L'étape consistant à identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil peut comprendre une détection, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi, d'ondes cérébrales de l'individu endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
De façon alternative, l'étape consistant à identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil peut comprendre :
- une détermination, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi, d'une pluralité de plages réduites de fréquences,
- une comparaison du paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi dans chacune des plages réduites de fréquences au seuil,
- une définition de la plage réduite de fuseaux de sommeil comme la plage réduite de fréquences dans laquelle le paramètre du signal d'activité cérébrale dépasse le seuil à un plus grand nombre de reprises.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé de caractérisation peut comprendre lors de l'étape consistant à identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil, une identification préalable de la fréquence individuelle du pic Alpha de l'individu, définie au sein d'une fenêtre de fréquences comprises entre 7 à 13 Hz. La densité spectrale de puissance des ondes alpha correspond à la répartition de l'amplitude en volt de ces ondes entre les fréquences allant de 7 à 13 Hz. Pour obtenir le signal des ondes alpha, on soustrait le spectre de puissance entre 7 et 13 Hz, c'est-à-dire l'amplitude de ces ondes, obtenu chez le sujet à l'état éveillé ayant les yeux ouverts au spectre du même individu à l'état éveillé ayant les yeux fermés. La fréquence individuelle du pic alpha correspond ainsi au maximum absolu de l'amplitude dans cette fenêtre de fréquences allant de 7 à 13 Hz. (Klimesch W. EEG-alpha rhythms and memory processes. Int J Psychophysiol 1997;26:319-40). La fréquence individuelle du pic alpha peut être mesurée (en Hertz), selon un autre mode de réalisation, par le calcul suivant : un rapport de la somme pondérée des puissances spectrales dans une fenêtre de fréquences comprises entre 7 et 13 Hz sur la puissance spectrale totale des ondes alpha dans la fenêtre, les puissances spectrales de la somme pondérée étant pondérées par les fréquences de la fenêtre :
Figure imgf000010_0001
avec f; la fréquence i des ondes alpha, et
ai(fi), l'amplitude des ondes alpha à la fréquence i.
Une fois la fréquence individuelle du pic Alpha définie de façon spécifique pour un individu particulier, celle-ci permet alors de caractériser une ou plusieurs bornes tangibles permettant de discriminer les fréquences des ondes alpha et celles des fuseaux de sommeil de l'individu en question et donc de s'affranchir de l'ensemble des ondes alpha ayant une fréquence voisine de celle des fuseaux de sommeil afin de permettre une analyse des fréquences des fuseaux de sommeil non polluée par les fréquences des ondes alpha.
L'étape consistant à mesurer le signal d'activité cérébrale peut comprendre une mesure d'une différence de potentiel électrique entre des électrodes de référence, de masse et de mesure.
Le procédé de caractérisation peut prévoir :
- préalablement à l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, d'amplifier le signal d'activité cérébrale et
- au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale amplifié au seuil.
Le procédé de caractérisation peut prévoir :
- préalablement à l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de numériser le signal d'activité cérébrale et
- au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale numérisé au seuil.
Le procédé de caractérisation peut prévoir, au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de modifier le seuil. Par « modifier le seuil », on entend toute action visant à élever ou à diminuer le niveau du seuil.
Le procédé de caractérisation peut prévoir, au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de choisir le paramètre parmi une amplitude et une densité.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, la description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation d'un système de caractérisation du sommeil d'un individu, comprenant un dispositif de mesure sous la forme d'un casque adapté pour mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales, et une unité centrale électronique adaptée pour identifier au moins une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu, et une interface de communication portable à la main destinée à émettre un signal d'avertissement lorsqu'un paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse un seuil,
- la figure 2 est une représentation schématique des plages de fréquences d'ondes a et d'ondes μ ou Sensori-Motor Rhythm (SMR) émises dans la phase de somnolence, et de fuseaux de sommeil (spindle) émis dans la phase de sommeil léger par deux individus différents,
- la figure 3 est une représentation du signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales de l'individu acquis par le dispositif de mesure de la figure 1, identifiant la plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu,
- la figure 4 est un diagramme illustrant un procédé de caractérisation du sommeil mis en œuvre par le système de caractérisation du sommeil de la figure 1.
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un système de caractérisation 1 du sommeil d'un utilisateur 2 destiné à être utilisé dans un traitement de rétroaction neurologique pour améliorer la vitesse d'endormissement et la qualité du sommeil de l'utilisateur 2.
Le système de caractérisation 1 comprend :
- un dispositif de mesure 5 adapté pour mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales du cerveau de l'utilisateur 2, et
- une unité centrale électronique 21 pour traiter le signal d'activité cérébrale, - une interface de communication 22 avec l'utilisateur 2.
Le dispositif de mesure 5 se présente sous la forme d'un casque 6 comportant un support 7, éventuellement réglable, destiné à être placé sur la tête de l'utilisateur 2. Le signal d'activité cérébrale est mesuré sous la forme d'une différence de potentiel électrique entre une ou plusieurs électrodes de référence 8, une électrode de masse 11 et une ou plusieurs électrodes de mesure 9 agencées sur le support 7 de manière appropriée. Les électrodes de référence 8, de mesure 9 et de masse 11 sont, de préférence, des électrodes sèches.
Les électrodes de référence 8, de masse 11 et de mesure 9 et le processeur électronique sont connectés par une liaison filaire 23 ou sans fil à l'unité centrale 21. L'unité centrale 21 peut comprendre un processeur électronique, un amplificateur adapté pour amplifier le signal d'activité cérébrale et un convertisseur analogique-numérique adapté pour numériser le signal d'activité cérébrale. Le signal d'activité cérébrale acquis par les électrodes de référence 8, de masse 11 et de mesure 9 puis numérisé et amplifié peut ainsi être transmis au processeur de l'unité centrale 21 pour traitement. Sans y être limité, et l'unité centrale 21 peuvent être prévus dans le casque 6.
L'unité centrale 21 est reliée à l'interface de communication 22 avec l'utilisateur. Dans le mode de réalisation représenté, l'interface de communication 22 comprend deux écouteurs 10 montés sur le casque 6 pour pouvoir être placés sur les oreilles de l'utilisateur 2 afin de pouvoir délivrer un signal d'avertissement sonore représentatif de l'émission d'une onde cérébrale particulière. L'interface de communication 22 comprend également tout autre dispositif électronique approprié portable à la main tel qu'un téléphone portable, une tablette, un PDA ou autre. L'interface de communication 22 peut notamment comprendre un écran pour afficher un signal d'avertissement, notamment visuel. L'écran peut être tactile pour interagir avec l'unité centrale 21. De façon complémentaire ou alternative, une interaction avec l'unité centrale 21 peut être obtenue par l'intermédiaire d'un clavier, d'un ou plusieurs boutons d'activation, d'un lecteur de carte mémoire ou autre appartenant à l'interface de communication 22.
La figure 2 illustre la décomposition fréquentielle du signal d'activité cérébrale de deux individus.
Dans une phase de somnolence et d'endormissement, l'activité cérébrale de chacun des individus, alors dans un état éveillé, est caractérisée par : - des ondes a émises dans une plage de fréquences comprise entre 8 Hz et 13 Hz pour l'un des individus identifié comme sujet 1, et dans une plage de fréquences comprise entre 8 Hz et 12 Hz pour l'autre individu identifié comme sujet 2,
- des ondes μ ou Sensori-Motor Rhythm (SMR) émises dans une plage de fréquences comprise entre 12 Hz et 15,5 Hz pour le sujet 1 et le sujet 2.
Dans une phase de sommeil léger, l'activité cérébrale de chacun des individus, alors dans un état endormi, est caractérisée par des fuseaux de sommeil ou spindle émis dans une plage réduite de fuseaux de sommeil comprise entre 12 Hz et 15 Hz pour le sujet 1, et dans une plage réduite de fuseaux de sommeil comprise entre 13,5 Hz et 16 Hz pour le sujet 2. Il ressort que la plage réduite de fuseaux de sommeil, dont l'effet inhibiteur de réveil joue un rôle important au cours de la phase de sommeil léger, est propre à chaque individu.
Afin de caractériser le sommeil de l'utilisateur 2, l'unité centrale 21 est adaptée pour réaliser une décomposition fréquentielle du signal d'activité cérébrale et pour identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, la ou les plage(s) réduite(s) de fuseaux de sommeil propre à l'utilisateur 2. En particulier, la ou les plage(s) réduite(s) de fuseaux de sommeil comprennent les fréquences d'ondes cérébrales de l'utilisateur 2 à l'état endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
Comme représenté sur la figure 3 qui illustre un signal d'activité cérébrale acquis dans la phase de sommeil léger de l'utilisateur 2, l'identification d'une plage réduite de fuseaux de sommeil peut être réalisée dans l'état endormi de l'utilisateur 2 en détectant, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale lors de la phase de sommeil léger, des ondes cérébrales présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
De façon alternative, l'identification de la plage réduite de fuseaux de sommeil pourrait être réalisée par un processus itératif consistant à moduler une plage réduite de fréquences jusqu'à identifier la plage réduite de fréquences correspondant à celle des fuseaux de sommeil. En particulier, le processus itératif prévoit de déterminer, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi, une pluralité de plages réduites de fréquences. Dans chacune des plages réduites de fréquences, un paramètre, tel qu'une amplitude ou une densité, c'est-à-dire un nombre de pics présentant une amplitude minimale sur une durée déterminée, du signal d'activité cérébrale de l'individu endormi est comparée à un seuil représentatif du même paramètre pour les fuseaux de sommeil. La plage réduite de fuseaux de sommeil peut alors être définie comme la plage réduite de fréquences dans laquelle le signal d'activité cérébrale dépasse le seuil à un plus grand nombre de reprises.
Dans l'état éveillé de l'utilisateur 2, l'unité centrale 21 peut ensuite comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale à l'état éveillé dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil à un seuil. La plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil est différente, généralement en étant plus étroite et éventuellement décalée, de la plage de fréquences des ondes SMR. Le paramètre est, par exemple, choisi parmi une amplitude et une densité, c'est-à-dire un nombre de pics présentant une amplitude minimale déterminée sur une durée déterminée.
L'unité centrale 21 est alors adaptée pour commander l'émission du signal d'avertissement sonore dans les écouteurs 10 et du signal d'avertissement visuel sur l'écran de l'interface de communication 22 lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil, préférentiellement pendant une période de temps déterminée, telle qu'au moins 0,25 secondes.
En relation avec la figure 4, un procédé de caractérisation du sommeil de l'utilisateur mis en œuvre avec le système de caractérisation est maintenant décrit.
A l'état endormi, la différence de potentiel électrique entre les électrodes de référence 8, de masse 11 et de mesure 9 est mesurée par le casque 6 pour obtenir le signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales de l'utilisateur 2. Ce signal d'activité cérébrale est amplifié et numérisé par l'unité centrale 21.
Dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale en phase de sommeil léger, l'unité centrale 21 identifie la plage réduite de fuseaux de sommeil de l'utilisateur 2. Cette plage réduite de fuseaux de sommeil comprend les fréquences d'ondes cérébrales de l'utilisateur endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
A l'état éveillé, la différence de potentiel électrique entre les électrodes de référence 8, de masse 11 et de mesure 9 est mesurée par le casque 6 pour obtenir le signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales de l'utilisateur 2. Ce signal d'activité cérébrale est amplifié et numérisé par l'unité centrale 21. Dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil, l'unité centrale 21 compare au seuil au moins l'un des deux paramètres suivants que sont l'amplitude ou la densité.
Lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil, le cas échéant au- delà de la période de temps déterminée, le signal d'avertissement sonore est émis dans les écouteurs 10 et le signal d'avertissement visuel est affiché par l'intermédiaire de l'interface de communication 22. De façon complémentaire ou alternative, l'interface de communication 22 peut être adaptée pour émettre tout autre type de signal d'avertissement et notamment, tactile, olfactif ou encore gustatif.
L'utilisateur 2 est ainsi averti de l'émission d'ondes cérébrales favorisant la qualité du sommeil.
A partir de cette caractérisation du sommeil, un traitement de Neurofeedback peut être mis en place pour améliorer la qualité du sommeil de l'utilisateur 2. Le traitement de Neurofeedback comprend alors un entraînement visant à inciter l'utilisateur 2 à produire les ondes cérébrales souhaitées. L'entraînement comprend une ou plusieurs séquences de relaxation et d'exercices récompensant l'émission des ondes cérébrales souhaitées par des signaux d'avertissement particuliers.
Au cours de l'entraînement, le seuil peut être augmenté pour faire progresser l'utilisateur 2 dans la production d'ondes cérébrales appropriées. Au cours de l'entraînement, le seuil peut aussi être abaissé pour faciliter la tâche d'un utilisateur qui serait peu performant. De façon complémentaire ou alternative, il est possible de jouer sur la période déterminée pendant laquelle le seuil doit être dépassé pour émettre le signal d'avertissement pour complexifier ou simplifier l'entraînement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de caractérisation (1) du sommeil d'un individu (2), le système de caractérisation (1) comprenant :
- un dispositif de mesure (5) adapté pour mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales,
- une unité centrale (21) électronique adaptée pour :
identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, au moins une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu (2), la plage réduite de fuseaux de sommeil comprenant des fréquences d'ondes cérébrales de l'individu (2) endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes,
comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu (2) éveillé dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil à un seuil,
- une interface de communication (22) reliée à l'unité centrale (21) et adaptée pour émettre un signal d'avertissement perceptible par l'individu lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil.
2. Système de caractérisation (1) selon la revendication 1, dans lequel pour identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil, l'unité centrale (21) électronique est adaptée pour détecter, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu (2) endormi, des ondes cérébrales de l'individu (2) endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
3. Système de caractérisation (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pour identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil, l'unité centrale (21) électronique est adaptée pour identifier préalablement une fréquence individuelle d'un pic Alpha de l'individu (2), ladite fréquence étant définie comme un rapport d'une somme pondérée de puissances spectrales dans une fenêtre de fréquences comprises entre 7 et 13 Hz sur une puissance spectrale totale d'ondes alpha dans la fenêtre, les puissances spectrales de la somme pondérée étant pondérées par les fréquences de la fenêtre :
Figure imgf000016_0001
avec fj la fréquence i des ondes alpha, et
ai(fi), l'amplitude des ondes alpha à la fréquence i.
4. Système de caractérisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de mesure (5) comprend :
- un support (7) destiné à être placé sur la tête de l'individu (2), et
- au moins une électrode de référence (8), une électrode de masse (11) et une électrode de mesure (9) connectées à l'unité centrale (21) et agencées sur le support (7) pour mesurer une différence de potentiel électrique entre les électrodes de référence (8), de masse (11) et de mesure (9) comme signal d'activité cérébrale.
5. Système de caractérisation (1) selon la revendication 4, dans lequel l'unité centrale (21) est montée sur le support (7) et est adaptée pour amplifier le signal d'activité cérébrale.
6. Système de caractérisation (1) selon la revendication 5, dans lequel l'unité centrale (21) est adaptée pour numériser le signal d'activité cérébrale.
7. Système de caractérisation (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel les électrodes de référence (8), l'électrode de masse (11) et l'électrode de mesure (9) sont des électrodes sèches.
8. Système de caractérisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'interface de communication (22) est portable à la main par l'individu (2).
9. Système de caractérisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'unité centrale (21) est adaptée pour modifier le seuil et/ou une période de temps au-dessus du seuil.
10. Système de caractérisation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le paramètre du signal d'activité cérébrale est choisi parmi une amplitude et une densité.
11. Procédé de caractérisation du sommeil d'un individu (2), comprenant les étapes consistant à :
- mesurer un signal d'activité cérébrale représentatif des ondes cérébrales,
- identifier, dans une plage de fréquences de 9 à 16 Hz, au moins une plage réduite de fuseaux de sommeil propre à l'individu (2), la plage réduite de fuseaux de sommeil comprenant des fréquences d'ondes cérébrales de l'individu (2) endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μν et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes,
- comparer au moins un paramètre du signal d'activité cérébrale de l'individu (2) éveillé dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil à un seuil et émettre un signal d'avertissement perceptible par l'individu lorsque le paramètre du signal d'activité cérébrale dans la plage de fréquences correspondant à la plage réduite de fuseaux de sommeil dépasse le seuil.
12. Procédé de caractérisation selon la revendication 11, dans lequel l'étape consistant à identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil comprend une détection, dans la plage de fréquences de 9 à 16 Hz du signal d'activité cérébrale de l'individu (2) endormi, d'ondes cérébrales de l'individu (2) endormi présentant une amplitude supérieure à 15 μΥ et une durée comprise entre 0,5 seconde et 2 secondes.
13. Procédé de caractérisation selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l'étape consistant à identifier la plage réduite de fuseaux de sommeil comprend une identification préalable d'une fréquence individuelle d'un pic Alpha de l'individu (2), ladite fréquence étant définie comme un rapport d'une somme pondérée de puissances spectrales dans une fenêtre de fréquences comprises entre 7 et 13 Hz sur une puissance spectrale totale des ondes alpha dans la fenêtre, les puissances spectrales de la somme pondérée étant pondérées par les fréquences de la fenêtre :
Figure imgf000018_0001
avec fj la fréquence i des ondes alpha, et
a;(fi), l'amplitude des ondes alpha à la fréquence i.
14. Procédé de caractérisation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel l'étape consistant à mesurer le signal d'activité cérébrale comprend une mesure d'une différence de potentiel électrique entre des électrodes de référence (8), de masse (11) et de mesure (9).
15. Procédé de caractérisation selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, prévoyant :
- préalablement à l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, d'amplifier le signal d'activité cérébrale et
- au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale amplifié au seuil.
16. Procédé de caractérisation selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, prévoyant : - préalablement à l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de numériser le signal d'activité cérébrale et
- au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale numérisé au seuil.
17. Procédé de caractérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, prévoyant, au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de modifier le seuil.
18. Procédé de caractérisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, prévoyant, au cours de l'étape consistant à comparer le paramètre du signal d'activité cérébrale au seuil, de choisir le paramètre parmi une amplitude et une densité.
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