L'activité électrodermale (AED) est l'un des indicateurs idéaux pour comprendre le système nerveux sympathique. La détection et l'étude des réactions du corps humain à certains facteurs externes et leurs applications médicales constituent un champ d'étude à explorer. Grâce à ces données et au développement d'algorithmes, il est possible de détecter des situations de stress ou de suivre des maladies comme l'épilepsie. En attendant, dans la perspective du développement futur de cette technologie, des recherches sont déjà en cours pour étudier son application possible dans l'évaluation du risque de suicide ou pour la détection précoce des symptômes de la dépression.
Actuellement, des questionnaires et des échelles, y compris des échelles d'auto-évaluation, sont utilisés pour évaluer le risque de suicide. En parallèle, les facteurs de risque de suicide (c'est-à-dire les tentatives de suicide antérieures, l'intention suicidaire, les maladies somatiques, etc. Leur application n'offre cependant pas une garantie suffisante pour distinguer avec précision la gravité du risque de suicide de chaque individu.
Comme nous l'avons déjà mentionné dans des publications précédentes, l'inclusion de capteurs de biopotentiel dans les wearables de poignet représente un changement de paradigme dans ce domaine. Les appareils sont capables de stocker et de communiquer toutes sortes de données en continu, qui peuvent ensuite être analysées par l'intelligence artificielle. La collecte des variables EDA, ECG, fréquence respiratoire ou température par ces dispositifs est d'une grande utilité clinique. De nombreuses entreprises, telles que Samsung, ont déjà commencé à inclure des compteurs EDA dans leurs appareils.
Étude de l'activité électrodermale (EDA)
La pertinence de l'AED pour l'étude de la psychiatrie a commencé à être mise en évidence en 1972 et, au fil des ans, sa valeur s'est accrue en raison de la facilité à mesurer cette variable de manière encore plus précise. En plus de l'EDA, l'électrocardiogramme (ECG) et la fréquence respiratoire sont surveillés afin de trouver des indicateurs de réactivité émotionnelle qui pourraient être liés à des facteurs de suicide.
Les organes sont reliés au système nerveux sympathique, qui est chargé de préparer le corps à des situations stressantes, et au système nerveux parasympathique, qui est chargé de ralentir l'activité du corps et du métabolisme pour préparer le corps à des périodes de repos et de tranquillité. La peau est l'exception à cette affirmation, car les glandes sudoripares et les vaisseaux sanguins sont exclusivement innervés par le système nerveux sympathique. Le signal d'activité électrodermique (AED) est une manifestation électrique de l'innervation sympathique des glandes sudoripares [1].
L'EDA peut être mesurée par les données de conductance de la peau, car la conductance de la peau est directement proportionnelle à la sécrétion de sueur [2]. Cela fait des valeurs de conductance cutanée une mesure idéale de l'activation du système nerveux sympathique.
Habituation normale idéale et hyporéactivité électrodermale en relation avec la présentation de stimuli non significatifs identiques et répétés. Source : [19]
Les changements drastiques ou les pics du signal EDA qui sont associés à une réaction à un stimulus sont appelés réponse de conductance de la peau (SCR).
L'EDA et le SCR sont mesurés dans les mêmes unités, généralement des microsiemens (µS). Le spectre du signal de l'AED est compris entre 0,045 et 0,15 Hz, bien qu'il puisse augmenter jusqu'à 0,37 Hz pendant un exercice intense [3][4]. Les paramètres définissant le SCR sont [5] :
- Latence, c'est-à-dire que le pic du SCR apparaît entre 1 et 5s après le stimulus déclencheur [6].
- Amplitude ; pour qu'une variation du signal EDA soit considérée comme SCR, l'amplitude doit être d'au moins 0,05µS ou 0,04µS.
- Temps de récupération.
Figure 1. à gauche, SCR idéal, avec des paramètres typiques. Source [20]. A droite, signal EDA décomposé en composantes toniques et phasiques. Source [15].
Le niveau de conductance de la peau (SCL) fait référence à la conductance moyenne obtenue à partir de la composante tonique du signal EDA et constitue une mesure des changements lents et réguliers du signal EDA pendant la durée de la mesure. Les réponses de conductance cutanée non spécifiques (NSSCR) sont le nombre de SCR sur une période de temps non associée à un événement particulier, ce sont des fluctuations spontanées [5].
Applications cliniques
La relation du signal EDA avec le système nerveux sympathique rend son analyse très utile non seulement dans le domaine de la médecine, mais aussi en psychologie. Un examen approfondi des applications de la mesure de l'AED peut être trouvé dans la référence [1]. En voici quelques-unes, pour lesquelles les wearables ont été utilisés pour obtenir les données :
- Une mesure du stress d'une personne. Par exemple : sur le lieu de travail [43], avant une intervention chirurgicale [7], chez les personnes âgées [8] ou les personnes atteintes de démence [9].
- Suivi des personnes épileptiques [9], y compris l'analyse de la gravité des crises [9][10][11].
- Identification et classification avec les émotions [12][13].
- Détection en temps réel de la consommation de drogues [14].
- Évaluation de la perception des risques par les travailleurs [15].
Solution proposée par Intelligent Data
Dans le secteur des Wearables, Intelligent Data travaille déjà au développement d'une solution innovante pour le marché. Nous développons des dispositifs adaptés à une utilisation dans les environnements de soins de santé avec des compteurs d'activité électrodermale (AED) intégrés. Avec d'autres appareils de mesure des signes vitaux, comme l'EDA, l'ECG, la fréquence respiratoire ou la température, nous cherchons à créer des dispositifs capables d'identifier les routines et de faciliter leur travail dans le secteur des soins de santé.
En parallèle, nous travaillons au développement d'algorithmes permettant de calculer les risques éventuels pour la santé des patients :
- L'évolution de la santé, avec un accent particulier sur la détérioration de la santé et/ou l'aggravation de la santé des personnes âgées et/ou des malades chroniques.
- Prévision et prévention des infections.
Parmi nos solutions actuelles, nous soulignons ID VitaID Vita, une Smartwatch dotée des dernières avancées et d'un logiciel entièrement adapté aux besoins de téléassistance des résidences, hôpitaux ou autres activités. La mesure de l'AED est une fonction optionnelle sur demande de l'appareil.
Relation avec le dépistage de la dépression et la prévention du suicide
Un certain nombre d'études sont actuellement menées sur le suicide et la dépression, à partir des données obtenues par l'EDA. Nous soulignons notamment une étude menée au Samsung Medical Center en Corée entre décembre 2015 et octobre 2016. Elle a impliqué 30 patients souffrant de troubles dépressifs majeurs (TDM) et 37 patients sains. Tous les participants ont été diagnostiqués par des psychiatres spécialisés selon les critères du Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux-IV (DSM-IV).
Cette étude a démontré, par des expériences de preuve de principe, que les signaux de l'AED peuvent être utilisés comme biomarqueurs du trouble dépressif majeur. Les patients souffrant de TDM et les patients sains ont été classés avec une fiabilité de 74 % à l'aide d'un algorithme basé sur un arbre de décision.
Cette étude a été spécifiquement conçue pour tester la faisabilité d'une classification des patients souffrant de TDM basée sur l'EDA. Tout d'abord, pour augmenter la discrimination, l'AED a été mesurée pendant que les sujets effectuaient des tâches de relaxation et d'induction du stress. Ensuite, en plus de l'extraction des caractéristiques de l'EDA pour chaque phase, des caractéristiques différentielles représentant les différences d'EDA entre deux phases différentes ont également été calculées. Ainsi, la sélection des caractéristiques effectuée à l'aide du SVM-RFE a révélé que les indicateurs différentiels de l'AED et les indicateurs mesurés pendant les tâches de stress et de relaxation étaient très utiles pour la discrimination. Enfin, ces résultats suggèrent que la méthode d'apprentissage automatique proposée ici, qui prend en compte de multiples altérations de l'AED, offre un grand potentiel en tant que marqueur objectif de la dépression majeure qui peut, à terme, améliorer le diagnostic et le traitement des patients.
Test EDOR
L'une des principales études sur l'efficacité de l'AED dans l'étude de sa relation avec la dépression et le risque de suicide est le test EDOR. Le test EDOR mesure la réponse d'orientation. Un procédé développé et modifié au fil des ans par Lars Håkan Thorell dans le cadre de ses études à l'université de Linköping. En 2014, sur cette base, la société Emotra a créé un système EDOR standardisé. Une méthode de diagnostic pour examiner les patients souffrant de dépression et mesurer leur réactivité électrique. Afin d'évaluer à terme l'efficacité de cet outil pour identifier les personnes présentant un risque particulier de comportement suicidaire, Emotra a lancé des études cliniques multicentriques européennes sur la relation entre l'EDA et les tendances suicidaires chez les patients souffrant de troubles affectifs. Jusqu'à présent, plus de 1573 personnes ont participé à ces essais.
Test EDOR. Source : [19]
Lors du test EDOR, deux doigts sont placés sur des électrodes en or et un courant continu de 0,5 V traverse l'épiderme conformément aux normes. En parallèle, un son modérément fort est présenté dans un casque de temps en temps pendant le test. Les réponses électrodermiques aux stimuli représentent une augmentation de la conductance due à l'augmentation du nombre de canaux sudoripares remplis agissant comme des conducteurs à travers l'épiderme électriquement très résistant. Le test EDOR examine le taux d'habituation lié à des stimuli auditifs neutres répétés. EDOR est un acronyme qui a été créé en combinant les termes "ElectroDermal" (ED) et "Orienting Response" (OR). Il est utilisé pour identifier un système d'AED extrêmement hyperactif et extrêmement hyperréactif. Les réponses de l'AED mesurées lors du test sont involontaires et ne peuvent être activées intentionnellement, ce qui rend impossible la falsification du résultat du test, ce qui constitue un avantage supplémentaire de cette méthode.
Conclusions
En résumé, l'étude des indicateurs d'activité électrodermale (EDA) est un domaine en constante recherche en raison de ses avantages potentiels. Les informations offertes par les "wearables" et autres systèmes de mesure représentent une nouvelle couche de détails pour l'étude clinique des habitudes et des routines des personnes. Grâce à ces données, ainsi qu'à d'autres biomarqueurs, il est possible d'obtenir de nouveaux indicateurs permettant de détecter de manière préventive le risque de subir une crise d'épilepsie ou d'évaluer l'augmentation ou la diminution du risque de suicide chez les patients.