Brevet FR2473320A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne d'une façon Générale un dispositif destiné à placer un patient en relaxation profonde. Elle vise plus particulièrement un dispositif du genre communé- ment dénommé "inducteur de rythmes cérébraux", destiné à indui- re des configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation chez un sujet humain. On sait depuis longtemps que les configurations d'ondes cérébrales de la plupart des mammifères, et en particulier de l'homme, présentent des fréquences électriques caractéristiques à retour périodique dont chacune est liée à un état physiologi- que identifiable de façon distincte. Les rythmes cérébraux à fréquences dominantes allant d'environ 8 à 13 Hz, inclusivement, sont dénommés rythmes cérébraux alpha et sont associés à des états de relaxation et de méditation semblables à celui d'un sujet qui a les yeux fermés, mais est conscient et ne pense à rien. Les techniques et dispositifs visant à provoquer une re- laxation naturelle peuvent d'une façon générale 8tre classés comme passifs ou actifs. Les dispositifs passifs servent sim- plement à couvrir les bruits extérieurs irritants par des sons plus agréables, ou font appel à un bruit aléatoire ou "bruit blanc" pour distraire psychologiquement le sujet des événements qui s'opposent à la relaxation naturelle. Les dispo- sitifs actifs visent à créer volontairement chez le sujet des rythmes cérébraux alpha, par un phénomène connu sous le nom d'induction de rythmes cérébraux. Indépendamment de la façon dont ces rythmes cérébraux sont créés, un sujet dont les ryth- mes cérébraux sont situés principalement dans la gamme des fréquences alpha entre en relaxation profonde et subit la même réduction bénéfique de tension musculaire, d'anxiété et de ni- veau d'adrénaline que celle associée à un état de relaxation se produisant naturellement. On peut citer comme représentants-types des nombreux dispositifs passifsceux qui font varier le signal de sortie d'un générateur de "bruit blanc" et convertissent celui-ci en un signal acoustique pour donner ainsi des sons de masquage agréables. Dans l'un de ces dispositifs, on fait varier l'am- plitude du signal de sortie de la source de bruit blanc sous l'action d'un profil en dents de scie pour obtenir des sons semblables au déferlement répété des brisants. Dans un autre 2 2473320 dispositif, on fait respectivement varier le contenu spectral et l'amplitude du signal de sortie d'une source de bruit blanc en réponse directe à la fréquence et à l'amplitude du rythme cérébral instantané prédominant d'un sujet, et on obtient ainsi un signal de rétro-action exploitable par le sujet pour identi- fier son état physiologique du moment. Ces dispositifs passifs souffrent tous d'une imperfection fondamentale qui réside en ceci qu'ils ne peuvent pas induire réellement les rythmes cé- rébraux alpha et l'état de relaxation et de méditation associé. On ne connaît à l'heure actuelle que trois techniques fondamentales pour imposer à un sujet un état associé à des rythmes cérébraux alpha. La plus largement utilisée est sans doute celle des tranquillisants chimiques, toujours susceptible de graves effets secondaires, prévisibles ou non, ou de contre- indications. Les autres techniques d'induction de rythmes céré- braux font appel à l'utilisation d'éclats lumineux très bril- lants à cadence rapide, à la stimulation directe du cerveau par des impulsions électriques par l'intermédiaire d'électrodes placées sur la peau, ou à une quelconque combinaison de ces deux moyens. Dans les deux cas, les impulsions lumineuses ou électriques sont synchronisées de façon à se produire à un rythme situé dans la gamme des fréquences alpha, à savoir d'en- viron 8 à 14 Hz. Cependant, de tels éclats lumineux sont non seulement irritants, mais ils risquent aussi de déclencher une crise chez les sujets épileptiques. Les impulsions électriques non seulement sont irritantes, mais elles peuvent aussi produi- re des effets secondaires néfastes et incotnus sur d'autres parties du cerveau ou sur d'autres activités neurologiques. De plus, ces dispositifs visent à contraindre très abruptement le sujet à passer d'un état actif et éventuellement très émotif à un état de grande relaxation méditative, ce qui augmente for- tement les chances d'insuccès. L'un des buts de l'invention est par conséquent de propo- ser un dispositif permettant d'induire chez un sujet des confi- gurations d'ondes cérébrales associées aux états de relaxation et de méditation d'une façon stre et sans effets secondaires néfastes ou irritants ni contre-indications. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant d'induire chez un sujet des configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation, comme ci-dessus, qui crée graduellement un tel état chez le sujet. Un autre but encore de l'invention est de proposer un dispositif permettant d'induire chez un sujet des configura- tions d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation, comme ci-dessus, qui met en oeuvre un son agréable qui est modulé et programmé de façon à ne créer de configurations d'ondes cérébrales à fréquences alpha que dans les structures cérébrales o cela se produit naturellement. L'invention a encore pour autre but de proposer un dis- positif permettant d'induire chez un sujet des configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation, comme cidessus, qui finit par faire cesser toutes variations de modulation du son en donnant ainsi au cerveau du sujet liberté de et incitation à accueillir toutes configura- tions d'ondes cérébrales d'assoupissement susceptibles de se présenter naturellement au sujet. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant d'induire chez un sujet des configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation comme ci-dessus, qui comporte une source de bruit blanc et un circuit propre à moduler la densité spectrale de bruit du bruit blanc d'une façon semblable à celle intervenant dans les con- figurations d'ondes cérébrales associées aux états de relaxa- tion et de méditation de façon à favoriser une transition gra- duelle vers un état à configuration d'ondes cérébrales à fréqxnoes alpha et à assurer un maintien continu du sujet dans cet état. Ces buts et avantages entre autres de l'invention par rapport à la technique antérieure ressortiront plus amplement de la description donnée plus loin à titre d'exemple et des dessins qui l'accompagnent et qui font partie de la descrip- tion. D'une façon générale, un dispositif d'induction chez un sujet de configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation selon l'invention comprend un générateur de signaux propre à fournir un signal de bruit blanc à densité spectrale de bruit uniforme, un circuit de mo- dulation propre à recevoir et à moduler le signal de bruit blanc et des moyens propres à recevoir le signal de bruit mo- dulé et à le transmettre au sujet. Le circuit de modulation fait subir au signal de bruit blanc une modulation semblable à celle des configurations d'ondes cérébrales associées aux états de relaxation et de méditation chez le sujet, ce qui permet d'induire activement et de façon progressive un tel état chez le sujet. Sur les dessins annexés: Fig.1 est un schéma-fonctionnel d'un exemple de réalisa- tion d'un dispositif selon l'invention, qui représente schéma- tiquement le modulateur de densité spectrale de bruit; et Fig.2 est une représentation relativement schématique de profils de tension pris en divers points du dispositif de la fig.1, profils qui sont entre eux en coordination temporelle approximative mais ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle. La fig.1 représente un dispositif, globalement désigné par le repère numérique 10, destiné à réduire la tension ner- veuse d'un sujet humain par induction de configurations d'on- des cérébrales associées à des états de relaxation et de médi- tation. Le dispositif 10 comporte globalement un générateur de bruit blanc 11, un modulateur de spectre 12, un amplifica- teur de sortie 13 et un transducteur ou coupleur acoustique 14. Le générateur de bruit blanc 11 peut 8tre n'importe quel générateur de bruit classique, que ce soit du type aléatoire ou à impulsions, présentant un spectre de fréquences couvrant la gamme de fréquences appropriée. Un générateur ayant donné satisfaction dans cette application comportait un amplifica- teur opérationnel fournissant un signal de bruit thermique et un étage d'amplification. Le modulateur de spectre 12 comporte un circuit de com- mutation par dérivation à transistor 15, un générateur de ram- pes 16 et un oscillateur à fréquence commandée par une tension, ou traducteur tension-fréquence 17. Le circuit de commutation comporte un transistor de commutation NPN classique 18, une/ de dérivation 19, deux résistances sommatrices 20 et 21 et deux condensateurs 22 et 23. Le générateur de rampes 16 peut être n'importe quel générateur de rampes classique, tel un intégrateur, présentant une période telle que celle précisée ci-après et une tension maximum compatible avec le traducteur tension-fréquence 17 et avec le circuit de commutation 15. Un interrupteur 26 peut être prévu pour ramener le générateur de rampes 15 à son point zéro, qui, pour un intégrateur, peut 8tre la tension maximum de polarité négative de celui-ci, qui sera désignée par commodité par -V. Le traducteur tension-fréquence 17 peut être l'un quel- conque d'entre les très nombreux multivibrateurs astables clas- siques dont la fréquence de sortie est fonction de leur tension d'entrée. Le traducteur tension-fréquence 17 devra fournir un signal de sortie à gamme de fréquences légèrement plus large que la gamme de fréquences des configurations d'ondes cérébra- les alpha, et sa fréquence de sortie variera de préférence li- néairement depuis sa valeur la plus élevée, lorsque le généra- teur de rampes 1S est à sa tension maximum de polarité négati- ve (-V), jusqu'à sa fréquence de sortie la plus basse lorsque le générateur de rampes 16 est à sa tension maximum de polari- té positive (+V). Si la gamme de fréquences des ondes cérébra- les alpha considérée va d'environ 8 à 13 Hz, inclusivement, un traducteur tension-fréquence 17 fournissant un signal de sor- tie à gamme de fréquence allant d'environ 5 à 14 Hz, inclusi- vement, conviendra. Le transducteur acoustique 14 peut être n'importe quel dispositif classique propre à transformer le signal de sortie électrique fourni par le circuit de commutation par dérivation à transistor 15 en un signal sonore. Toutefois, en vue d'aug- menter les chances de relaxation du sujet, il est très souhai- table de réaliser le couplage le moins contraignant possible entre le transducteur et le sujet tout en réduisant au minimum les risques de distraction par les sons ambiants. En conséquen- ce, il s'est avéré préférable de faire appel à un casque sté- thoscopique classique comportant des tubes pneumatiques 24, 25 adaptés à acheminer le signal sonore à chaque oreille du sujet sans appliquer de pression appréciable à la tête de celui-ci. L'interconnexion des différents éléments ci-dessus dé- crits est simple. Le collecteur du transistor de commutation 18 est relié à travers les condensateurs 23 et 22 au généra- teur de bruit 11 et, à travers le condensateur 23, à l'ampli- ficateur de sortie 13, de sorte que l'un et l'autre peuvent recevoir le signal de sortie du générateur de bruit 11. Le signal de sortie du générateur de rampes 16 est reçu à la fois par le traducteur tensionfréquence 17 et, à travers la résistance 20, par la base du transistor de commutation 18. De signal de sortie du traducteur tension-fréquence 17 est égale- ment reçu, à travers la résistance 21, par la base du transis- tor de commutation 18. L'anode de la diode 19 est reliée à la base du transistor de commutation 18, et sa cathode est reliée à la masse de m9me que l'émetteur du transistor de commutation 18. Le signal de sortie de l'amplificateur de sortie 15 est re- çu par le transducteur acoustique 14. - Afin de faire mieux saisir le fonctionnement du disposi- tif 10, on a représenté sur la fig.2 cinq profils de signaux de sortie fournis par les différents éléments précisés plus loin. Il est opportun de repréciser ici que ces profils, dési- gnés par A à D, sont coordonnés dans le temps, mais qu'ils ne le sont pas nécessairement en amplitude. Ces profils représen- tent les signaux de sortie respectifs du générateur de bruit 11, du générateur de rampes 16, du traducteur tension-fréquence 17 et du circuit de commutation 15. Le générateur de bruit 11 fournit un signal de sortie de "bruit blanc" A présentant une densité spectrale de bruit "uni- forme". En d'autres termes, ceci veut dire que le bruit fourni par le générateur Il dans un intervalle de fréquences donné est dans un rapport constant avec cet intervalle lui-m9me. Comme on le verra mieux dans la suite, la valeur particulière de ce rapport est sans importance pour la présente invention, et il importe seulement qu'elle demeure constante. Le modulateur de spectre 12 reçoit du générateur de bruit 11 le signal de bruit blanc A, et il module sa densité spectra- le de bruit d'une façon semblable aux configurations d'ondes cérébrales associées aux états de relaxation et de méditation. Plus précisément, le modulateur de spectre 12 module le signal de bruit blanc A par une fréquence variable située dans la gamme de fréquences des configurations d'ondes cérébrales alpha. On a constaté que le plus efficace pour induire un état de re- laxation et de méditation chez un sujet était de commencer de moduler le signal de bruit blanc A à une fréquence légèrement supérieure à la fréquence associée à la configuration d'ondes cérébrales alpha existant lorsque le sujet est le plus actif, et de réduire graduellement sur une période (T) mesurable en minutes la fréquence de modulation jusqu'à une fréquence légè- renent inférieure à la fréquence associée à la configuration 7 2473320 d'ondes cérébrales alpha existant lorsque le sujet est le moins actif. Lorsqu'on atteint cette fréquence de modulation la plus basse, la modulation du signal de bruit blanc A cesse, en per- mettant aux configurations d'ondes cérébrales naturelles du sujet de devenir prédominantes. Un cycle de fonctionnement-type peut commencer par la fermeture de l'interrupteur 26, la réinitialisation du signal de sortie B du générateur de rampes à sa tension "zéro" de -V volts et l'assignation au signal de sortie C du traducteur tension-fréquence à sa fréquence la plus élevée de 14 Hz. lie signal de sortie C du traducteur tension-fréquence est mélangé au signal de sortie B du générateur de rampes et reçu par la base du transistor de commutation 18, ce qui fait passer ce dernier alternativement de l'un à l'autre de ses états fonction- nels de saturation et de coupure à la fréquence instantanée du traducteur tension-fréquence 17 (c'est-à-dire à 14 Hz). La dio- de 19 fixe la tension base-émetteur maximum du transistor de commutation 18. Lorsqu'il est en saturation, le transistor de commutation 18 dérive à la masse les composantes de fréquences les plus élevées du signal de bruit blanc A. Lorsqu'il se trouve en coupure, le transistor de commutation 18 permet à la totalité du spectre de fréquences du signal de bruit blanc A d'être re- çue par l'amplificateur de sortie 13. Le signal ainsi obtenu à la sortie du modulateur de spectre 12 est le signal de sortie D de la fig.2. A mesure que le temps s'écoule, la tension du signal de sortie B du générateur de rampes croit, en réduisant en pro- portion la fréquence du signal de sortie C du traducteur tensionfréquence et la fréquence de modulation du signal de bruit blanc A. Lorsque la tension positive maximum (+V) du signal de sortie B du générateur de rampes se trouve atteinte, la fréquence du signal de sortie C demeure à la valeur cons- tante de 5 Hz et le transistor de commutation 18 reste à l'é- tat saturé, ce qui met fin à toute modulation du signal de bruit blanc A en ne laissant recevoir à l'amplificateur de sortie 13 que les composantes à fréquences basses du signal de bruit blanc A. L'amplificateur de sortie 13 reçoit le signal de sortie D du circuit de commutation 15, et il l'amplifie jusqu'à un 8- 2473320 niveau compatible avec le transducteur acoustique 14, lequel le met sous une forme convenant à une écoute directe par le sujet. L'amplificateur de sortie 13 n'a besoin d'être prévu que lorsqu'une amplification supplémentaire est nécessaire. On peut mentionner diverses modifications de l'exemple de réalisation représenté. Le plus important est sans doute d'indiquer que l'on pourrait faire appel ici à d'autres formes de modulation de spectre, bien que la modulation à décrois- sance continue de densité spectrale ci-dessus décrite soit très avantageuse pour induire un état de relaxation et de mé- ditation chez un sujet. Au lieu de faire appel au générateur de rampes 16 fournissant un signal dont la tension décroit de façon continue, en faisant décroître de façon continue la fréquence du traducteur tensionfréquence 17, on pourrait par exemple faire intervenir des périodes de délivrance de ten. sion constante alternant avec des périodes de délivrance de tension variable, en obtenant ainsi des formes différentes de modulation spectrale. Par simple ajustement du profil du signal de sortie du générateur 16, on peut réaliser un nombre de combinaisons possibles pratiquement illimité. Il est également à noter que le circuit de commutation par dérivation à transistor 15 particulier représenté n'est qu'un simple exemple pris parmi de nombreux circuits se prê- tant également à commuter le signal de sortie A du générateur de bruit. Le circuit de commutation par dérivation à transis- tor 15 permet de moduler les fréquences les plus élevées contenues dans le signal source à des rythmes qui sont en corrélation avec les fréquences des configurations naturelles d'ondes cérébrales alpha, et il modifie de cette façon la densité spectrale de bruit du signal source. Vu que la présente invention est susceptible de rece- voir de nombreuses modifications et variantes de détail, dont un certain nombre ont été'mentionnées expressément plus haut, il doit 9tre bien entendu que toutes les dispositions décri- tes dans l'ensemble du présent mémoire ou représentées sur les dessins annexés sont à interpréter dans un sens illustra tif et non limitatif. Il est donc évident qu'un dispositif réalisé conformément aux dispositions de base de la présente invention, et équivalent à celles-ci, est à même d'atteindre les buts de la présente invention et de perfectionner par ailleurs sensiblement la technique de l'induction de configu- rations d'ondes cérébrales spécifiques chez un sujet. REEVSDICA'IONS 1.- Dispositif d'induction chez un sujet de configurations d'ondes cérébrales associées à des états de relaxation et de méditation, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (11) pro- pre à engendrer un signal de bruit blanc (A) présentant une densité spectrale de bruit uniforme, un moyen de modulation (15) propre à recevoir ledit signal de bruit blanc et à en mo- duler la densité spectrale de bruit d'une façon semblable aux configurations d'ondes cérébrales associées aux états de rela- xation et de méditation, et un moyen de couplage (14) propre à recevoir ledit signal de bruit modulé pour transmettre ledit signal modulé au sujet. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les configurations d'ondes cérébrales associées aux états de relaxation et de méditation étant situées dans une gamme de fréquences donnée, ledit moyen (15) de modulation mo- dule ledit signal de bruit blanc (A) en commençant à une fré- quence supérieure à celle des configurations d'ondes cérébra- les. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que ledit moyen (15) de modulation réduit gra- duellement la fréquence à laquelle est modulée ladite densité spectrale de bruit. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que ledit moyen (15) de modulation met fin à toute modulation dudit signal de bruit blanc (A) lorsqu'il at- teint sa fréquence de modulation la plus basse. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit moyen de modulation (15) atteint une fréquence de modulation de régime stabilisé à une fréquen- ce légèrement inférieure à la plus basse des fréquences des- dites configurations d'ondes cérébrales. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de modulation (15) comporte un moyen de com- mutation (18, 19) propre à recevoir ledit signal de bruit blanc (A) et à délivrer ledit signal de bruit modulé, ledit moyen de commutation dérivant périodiquement sur la masse les composan- tes à fréquences élevées dudit signal de bruit blanc. 7.- Dispositif selon la revendication È3, caractérisé en ce que ledit moyen de modulation (15) comporte en outre un moyen oscillateur (17) propre à commander la fréquence instan- tanée à laquelle ledit moyen de commutation dérive périodique- ment sur la masse lesdites composantes à fréquences élevées dudit signal de bruit blanc (A) et un moyen générateur (16) propre à commander la fréquence instantanée dudit moyen oscil- lateur. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen générateur (16) fournit un signal de sortie (B) à tension variable, ledit signal (B) étant reçu par ledit moyen oscillateur (17) et faisant engendrer audit moyen oscil- lateur un signal de modulation (C) à fréquence allant approxi- mativement de 14 à 5 Hz. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit signal de sortie (B) dudit moyen générateur (16) commence à agir à sa plus grande amplitude de tension négative et augmente graduellement et sans interruption jusqu'à une valeur de régime stabilisé à sa plus grande amplitude de ten- sion positive, ledit moyen oscillateur (17) commençant à fonc- tionner à environ 14 Hz et fournissant une fréquence à décrois- sance graduelle et ininterrompue jusqu'à une valeur de régime stabilisé d'environ 5 Hz, ledit moyen de commutation (18, 19) modulant ainsi les composantes à fréquences élevées dudit si- gnal de bruit blanc (A) à la fréquence instantanée dudit moyen oscillateur (17). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen de couplage (14) est un transducteur stéthos- copique propre à convertir ledit signal modulé (D) en un signal sonore et comporte des tubes pneumatiques (24, 25) adaptés à transmettre ledit signal sonore au sujet de façon non contrai- gnante tout en réduisant au minimum les distractions par les bruits ambiants étrangers. 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de commutation (18, 19) comporte un tran- sistor de commutation (18) délivrant ledit signal modulé, et en ce qu'il comporte en outre un amplificateur de sortie (13) recevant et amplifiant ledit signal modulé, ledit transducteur stéthoscopique recevant ledit signal modulé et amplifié dudit amplificateur de sortie.