Bonjour à toi, et bienvenue dans le monde du biofeedback.
Ce biofeedback, tout le monde en parle, un certain nombre d'entre nous l'utilise déjà ; mais finalement le connaîssons-nous vraiment ?
Ce premier module est là, pour nous le présenter, et en découvrir le principe global.
Pour cela, nous allons définir en premier ce qu'est un simple feedback. Autrement dit, un mécanisme de rétrocontrôle.
Puis, nous plongerons dans l'univers de l'homéostasie. Une étape incontournable, pour aborder l'étude du biofeedback. Qu'est-ce que l'homéostasie ? Tout simplement, la capacité qu'a notre organisme, de pouvoir maintenir relativement stable son milieu interne, malgré les variations continuelles de son environnement.
Une fois assimilée cette notion, nous pourrons définir ce qu'est le biofeedback, tout en nous habituant au vocabulaire technique nécessaire à l'étude des autres modules.
Notre objectif : acquérir les notions fondamentales, et indispensables, à la poursuite de notre parcours au-travers cette formation. Ne manque donc surtout pas cette étape dont dépend la compréhension des modules suivants.
1Qu'est-ce qu'un feedback ?
Définition(s) utile(s)
Première approche, première question à nous poser : qu'est-ce qu'un feedback ?
"Feedback" est le terme anglo-saxon désignant un dispositif de "rétrocontrôle" ou "contrôle rétroactif", propre aux systèmes cybernétiques.
Un tel dispositif possède le pouvoir d'asservir les éléments actionnant un mécanisme, ou un organe, aux effets qu'il produit continuellement. Il permet, le plus souvent, la correction des écarts entre les effets réels et les effets désirés. Tu peux en voir un exemple très simple dans l'animation ci-dessous.
Transposé au niveau des organismes vivants, le principe de rétrocontrôle constitue un axe essentiel en physiologie : celui de l'homéostasie que nous traitons un peu plus loin dans ce module. Il est aussi à la base du principe du biofeedback faisant l'objet de cette formation.
Le principe d'un feedback élémentaire est simple, s'appuyant principalement sur 4 éléments :
Un capteur, chargé de recueillir en temps réel l'information sur un état donné. Par exemple, une sonde thermique pour mesurer la température actuelle.
Une voie d'information, chargée de transmettre l'information vers un centre de commande.
Un centre de commande programmé, par exemple un thermostat.
Une voie effectrice commandant le mécanisme contrôlé, par exemple, un radiateur.
Le centre de commande est chargé de :
Mémoriser la valeur souhaitée de température de référence TR.
Recueillir la valeur enregistrée par le capteur TE.
Comparer les valeurs TR et TE.
Envoyer ou non, en fonction des résultats de la comparaison, un ordre d'action par le biais de la voie effectrice pour corriger l'état du mécanisme contrôlé.
L'animation ci-dessous résume cela de façon synthétique.
Pour illustrer le principe de base d'un feedback, faisons le parallèle avec un pendule de Newton que nous connaissons tous. Ce pendule, est constitué de 5 boules, suspendues chacune à un fil. En lâchant la première boule, nous déclenchons une réaction en chaîne... jusqu'à ce que la dernière boule soit percutée. Laquelle, en retombant, provoque une réaction en censse inverse.
A ce stade, vous avons un cycle élémentaire de type, action, transmission, réaction.
Affinons notre approche, en ajoutant une étape dans notre boucle de feedback. Nous avons maintenant, une collecte d'informations, sa transmission vers un centre de régulation, lequel renvoie une commande pour ajuster le niveau de réponse.
Prenons un exemple concret. Nous voulons maintenir, pour le confort de notre félin, une température constante de 21°. Pour cela nous faisons appel à un système de feedback bien connu : le thermostat. Ce circuit en boucle comporte, un thermomètre mesurant la température. Cette information est transmise au centre de régulation, c'est à dire au thermostat, réglé sur 21°. Lequel, compare la température enregistrée et celle que nous avons programmée. Puis, en fonction de cette comparaison, ajuste la commande à renvoyer au radiateur. Si la température enregistrée est supérieure ou égale à 21°, le thermostat n'envoie aucun ordre au radiateur. Si elle est inférieure à 21°, il envoie une commande de chauffage.
Voici donc notre diagramme final, ou presque, représentant le principe cybernétique du feedback. Final, ou presque, car en voici la version générique, très proche du principe de l'homéostasie et du biofeedback, que nous allons découvrir un peu plus loin dans ce module.
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2Comprendre la notion d'homéostasie.
Définition(s) utile(s)
L'homéostasie est un processus physiologique s'appuyant essentiellement sur la notion d'un état stationnaire de santé (ou de normalité). En effet, bien que l'organisme humain soit composé d'environ 100 milliards de cellules, il présente relativement peu de problèmes de fonctionnement. Claude Bernard s'en émerveillait déjà au XIXe siècle dans un de ses écrits : "tous les mécanismes vitaux, quelque variés qu'ils soient, n'ont toujours qu'un but, celui de maintenir l'unité des conditions de la vie dans le milieu intérieur". Mais il a fallu attendre le début du siècle suivant pour que le terme "homéostasie" soit créé par Walter B. Cannon [physiologiste américain] à partir de 2 mots grecs : homoios, signifiant semblable ; et stasis, signifiant stable. L'homéostasie définit donc le processus faisant appel à un ensemble de réactions physiologiques coordonnées, afin de maintenir la plupart des équilibres dynamiques du corps, en dépit des perturbations extrinsèques.
Mais attention ! Etat stationnaire ne signifie pas processus statique, ni immobile. Il s'agit en réalité d'une recherche d'équilibre dynamique à l'intérieur de limites relativement étroites. Autrement dit, d'enchaînements successifs et incessants d'actions-réactions.
2.1Le mécanisme de l'homéostasie.
Ce mécanisme physiologique va te rappeler le principe du feedback cybernétique décrit au chapitre précédent.
Quelque soit la valeur contrôlée relative à l'état d'un ensemble d'éléments anatomiques donné (cellules, fibres musculaires, masse sanguine, articulation, etc...), l'homéostasie fait intervenir 3 acteurs de façon coordonnée :
Le récepteur : composé d'un ou plusieurs capteurs sensibles au moindre stimulus extérieur, nommé ici stimulus initial.
Le centre de régulation, chargé de :
Calculer la différence entre la valeur captée par le récepteur et une valeur, dite de référence, correspondant à l'état "normal" devant être maintenu.
Analyser cet écart afin de déterminer la réaction la plus adaptée : au minimum, faire ou ne rien faire.
L'effecteur, ou plus précisément l'action effectrice mettant en œuvre la réponse au stimulus initial capté par le récepteur. Cette action effectrice est nommée rétroaction.
Les informations captées par le récepteur parviennent au centre de régulation en empruntant la voie afférente.
La réponse du centre de régulation parvient à l'effecteur en empruntant la voie efférente.
2.22 types de rétroaction possibles.
La rétroaction peut avoir 2 effets antagonistes :
Une réduction du stimulus initial : nous parlons alors de rétro-inhibition.
Un renforcement du stimulus initial : nous parlons alors de rétro-activation.
2.2.1La rétro-inhibition.
La rétro-inhibition constitue le type de rétroaction le plus fréquent.
En réponse à ce type de rétroaction, la valeur du stimulus initial est inversée. C'est-à-dire que la réponse à un stimulus initial tentant de provoquer la contraction d'un groupe de fibres musculaires, ira dans le sens d'un relâchement de ces mêmes fibres.
Les mécanismes de rétro-inhibition peuvent ainsi réguler la température corporelle, le rythme cardiaque, la pression artérielle, la masse sanguine, les pH, pO2, pCO2, et un certain nombre de métabolismes.
2.2.2La rétroactivation.
A l'inverse de la rétro-inhibition, la rétroactivation amplifie la valeur du stimulus initial. Ce type de rétroaction, très peu fréquent dans l'organisme ne participe pas au maintien de l'homéostasie. A 2 exceptions près :
L'augmentation de la force et de la fréquence des contractions utérines au cours de l'accouchement.
L'hémostase.
2.3Maladie et déséquilibre homéostatique.
Notons pour finir ce chapitre que la majorité des maladies a pour origine un déséquilibre homéostatique.
2.4De l'homéostasie à la cybernétique.
Un certain nombre d'études scientifiques fait appel à la notion d'homéostasie en terme de modèle dans une perspective cybernétique. La plupart de ces modèles s'appuient sur une boucle du type décrit précédemment en exploitant des techniques informatiques et mathématiques. Mais le plus puissant des super-calculateur, programmé par un régiment de scientifiques du plus haut niveau de compétence, ne parvient toujours pas à reproduire ce que Dame Nature a mis au point il y a plus de 200 000 ans !
Prenons pour exemple de processus d'homéostasie, la régulation de la température corporelle. Comme tu le sais, la température normale se situe dans une plage allant de 35.8 à 38.2° C. En dessous de cette plage, l'organisme est en hypothermie. Au-dessus, il se trouve en hyperthermie. Dans ces 2 cas, il y a déséquilibre de l'homéostasie.
Alors, voyons, comment l'homéostasie tente de garder un équilibre.
Partons tout d'abord d'une augmentation de la température corporelle. La température sanguine s'élève, jusqu'à devenir supérieure à la température de référence, fixée au niveau de l'hypothalamus. Rappelons que ce dernier, une des 3 régions du diencéphale, constitue le principal centre de contrôle du système autonome du cerveau. A ce titre il contribue largement à l'homéostasie. S'ensuit une activation du centre hypothalamique de la thermolyse. Lequel provoque une dilatation des capillaires superficiels de la peau, et donc, un afflux de sang chaud. Le contact avec le milieu extérieur, plus frais, entraîne une perte de chaleur par rayonnement. Dans le même temps, la même activation hypothalamique provoque une secrétion et donc, une évaporation de sueur au niveau des glandes sudoripares. D'où un refroidissement loco-régional.
Tu devines la suite : refroidissement de l'organisme, refroidissement du sang, donc désactivation du centre de thermolyse hypothalamique, et retour à l'équilibre homéostasique.
Et c'est ainsi que l'organisme surfe sur les éléments extérieurs, malgré les perturbations, pour maintenir son équilibre homéostasique !
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3Biofeedback : définitions.
Définition(s) utile(s)
"Le biofeedback est une méthode permettant à un individu de prendre conscience de certains détails de son image ou de son comportement et de les identifier avec l'intention de les modifier, de les perfectionner, ou de les maîtriser, au travers une série d'essais successifs." Anne et Antoine Rémond - Biofeedback - principes et applications
Lors de notre première approche, nous étions parvenus à schématiser le principe du biofeedback ainsi : capteur, voie d'information, centre de commande, et, pour achever la boucle, une voie effectrice. Nous voici maintenant en situation. Une patiente avec une légère scoliose, contrôlant sa posture face à un miroir. Pour l'aider dans son travail, nous collons un ruban adhésif horizontal, au niveau du reflet de sa ligne d'épaules. Elle peut ainsi vérifier l'horizontalité de sa ceinture scapulaire, par référence à l'horizontale tracée sur le miroir ; puis adapter sa posture, de telle sorte que l'axe de sa ligne d'épaules, soit strictement parallèle à la ligne horizontale tracée.
Ici, schématiquement, le capteur recueillant l'information, est l'oeil. Le centre de commande, est le cerveau. Les effecteurs, sont les muscles paravertébraux. Quant au miroir, c'est un simple outil, comme pourrait l'être un système informatisé, doté d'un logiciel adapté.
Voici présentée, au-travers cette courte animation, la définition du biofeedack : une méthode, permettant à un individu, de prendre conscience de certains détails de son image, ou de son comportement ; et de les identifier, avec l'intention de les modifier, de les perfectionner, ou de les maîtriser, au travers une série d'essais successifs.
En fait, il n'existe pas une, mais plusieurs définitions du biofeedback. Celle, citée dans l'encadré ci-dessus est à mon avis une des plus simples et explicites. Cependant, je me dois de vous en livrer quelques autres.
D'après le dictionnaire médical de l'Académie de Médecine.
1- Phénomène par lequel un élément biologique agit comme signal de régulation des mécanismes qui interviennent en amont de lui pour régler son taux ou son activité. Une rétroaction biologique peut avoir une activité de stimulation (rétroaction positive) ou d'inhibition (rétroaction négative).
2- Technique comportementale d'apprentissage et d'autocontrôle progressif, selon un mécanisme de conditionnement opérant, de certaines fonctions physiologiques traduites en signaux optiques et sonores repérables par un dispositif électronique d'enregistrement et de mesure : tonus musculaire, résistance et température cutanées, tension artérielle, rythme cardiaque, électroencéphalogramme, etc.
D'après Basmajian.
Technique d'utilisation d'un équipement, habituellement électronique, destiné à révéler aux êtres humains certains des événements physiologiques internes, normaux ou anormaux, dont ils sont l'objet, au moyen de signaux visuels ou auditifs, pour leur apprendre à manipuler ces événements, par ailleurs parfois involontaires ou inconscients, en employant les signaux qui leur sont présentés.
D'après Anne et Antoine Rémond.
Groupe de procédés thérapeutiques qui utilise une instrumentation, électronique ou électromécanique, pour mesurer avec précision, traiter et représenter, sous forme analogique ou numérique, une information aux propriétés renforcées, sur l'activité neuromusculaire ou l'activité autonome, normale ou anormale, des individus au moyen de signaux sonores ou optiques.
Ses objectifs, d'autant mieux atteints qu'ils sont effectués sous l'égide d'un professionnel compétent dans le domaine du biofeedback, sont d'aider les individus à développer une meilleure conscience et un contrôle volontaire plus intense, de leurs processus physiologiques; processus pratiquement inconscients, c'est-à-dire peu dépendants a priori, ou dépendants d'un contrôle volontaire. Ceci en contrôlant d'abord le signal externe, puis finalement en utilisant des moyens psycho-physiologiques internes.
Nous pourrions compléter cette définition des Rémond par instrumentation électronique, électromécanique ou informatique.
D'après F. Couffignal.
Art d'assurer l'efficacité de l'action.
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Bibliographie
Côté librairie
Rémond A. & A. Biofeedback - Principes et applications. Paris: Masson.
Basmajian J. Biofeedback - Principles and practice for clinicians. 3ème ed. Baltimore : Williams & Wilkins.
Côté Web
Oonagh M Giggins, Ulrik McCarthy Persson & Brian Caulfield - Biofeedback in rehabilitation - Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation
