About neurofeedback learning (with AAPB)

In my previous articles, I have talked a lot about BCIA, the Biofeedback Certification International Alliance, but it is not the only organization promoting evidence-based biofeedback.

Presentation of the AAPB

The AAPB - Association of Applied Psychophysiology and Biofeedback - is another. This association was founded in 1969 as the Biofeedback Research Society with the mission of promoting understanding of biofeedback and advancing protocols used in practice. It strives to advance the development, dissemination and use of knowledge in applied psychophysiology and biofeedback to improve health and quality of life through research, education and practice. The Association is working hard to achieve these goals:

• Encourage scientific research and the expansion of clinical and educational applications of biofeedback and applied psychophysiology;
• Integration of biofeedback with other self-regulation methods;
• Promote high standards of professional practice, ethics and training;
• Increase members' knowledge through events, publications, educational programs and special interest sections;
• Raise public awareness of biofeedback.

Today, the AAPB is a network of more than 2,000 members from diverse and complementary backgrounds: medicine, nursing, social work, counselling, physiotherapy, education...

The name "AAPB" says well what one can understand: "Association" referring, naturally, to what is called in France, an Association law 1901. So it's a non-profit organization. And you know I love non-profit associations.

As a Bio/Neurofeedback professional, the AAPB makes many quality resources available to its members: scientific journals, webinars, a second-hand shop for those who want to equip themselves at a lower cost and lots of other things. It is a real gold mine in the Biofeedback field.

L'AAPB et ses publications

If I tell you about the AAPB today, it is mainly because it publishes two books that are for me, a reference in the field :

• Evidence-Based Practice in Biofeedback & Neurofeedback (third edition): it is simply the most comprehensive review of biofeedback and neurofeedback research for clinicians.
• The Neurofeedback Book (second edition): basically, it is the Bible on everything that can be known about Neurofeedback.

One information I can give: the book Evidence-Based Practice in Biofeedback & Neurofeedback is being translated into French! And this is ultra good news for the entire French biofeedback and neurofeedback community.

Unfortunately, The Neurofeedback Book is not currently on the AAPB's list of future translations. So I asked permission to publish an extract, which I translated into French, because I think it is important and significant to guard against all the false information that we see circulating on Neurofeedback.

The Neurofeedback Book is written by Dr.'s Thompson, who have - for the part that interests me - scientific publications (cf PubMed) to their credit. And as you will notice, I have chosen to keep my translation in the very compact style of scientific English. So remember to take breaks and catch your breath, it's quite unusual for a Frenchman.

I wish you a good reading! I will comment from time to time, because the objective is to link this translation to my previous articles. And show you that I wasn't just telling you bullshit out of my hat. (note: the text is tinted "ADHD treatment", do not be surprised)

Le livre du Neurofeedback

B. Théorie de l'apprentissage et Neurofeedback

Il existe deux paradigmes d'apprentissage de base. Le Conditionnement Opérant (Apprentissage Instrumental) et le Conditionnement Classique (Pavlovien). Les deux sont pertinents pour le neurofeedback.

1. Conditionnement opérant ou apprentissage instrumental

Ce type d'apprentissage est basé sur la loi de l'effet qui peut se résumer ainsi : lorsque vous récompensez un comportement, vous augmentez la probabilité qu'il se reproduise [ndt : cf mon premier article]. Cette loi a été énoncée pour la première fois par Edward Thorndike en 1911. Il étudiait principalement des chats dans des casse-tête où ils devaient trouver comment sortir de la boîte pour obtenir de la nourriture, qui était visible juste à l'extérieur de la boîte. Il a conclu que les réactions à une situation particulière qui étaient suivies d'une satisfaction étaient plus susceptibles de se reproduire lorsque l'animal se trouve de nouveau dans cette situation. (C'est-à-dire que les réponses récompensées étaient plus probables que les réponses suivies d'inconfort. Dans ce cas, les choses qui n'ont pas fonctionnées ont eu pour conséquence que le chat est resté affamé). C'est aussi connu sous le nom d’apprentissage par essai-erreur, puisque les chats de Thorndike ont essayé beaucoup de choses qui n'ont pas fonctionnées, comme le miaulement et le grattage, avant de trouver comment sortir de la boîte en tirant sur une corde ou en appuyant sur une pédale. Lors des essais ultérieurs, ils ne se sont pas préoccupés des autres comportements [ndt : ceux qui ne menaient pas à la récompense], ils ont immédiatement fait ce qui leur a permis de sortir de la boîte et de trouver de la nourriture.

Skinner s'est inspiré de la loi de l'effet de Thorndike et l'a affinée en introduisant l'idée de classes opérantes. Une opérante est une réponse qui fonctionne dans l'environnement. Skinner met ainsi l'accent sur la fonction d'un comportement. Avoir une crise de colère ou sourire gentiment sont dans la même classe opérante s'ils produisent tous les deux l'attention du parent. Les opérantes de Skinner sont des comportements volontaires, ce qui distingue ces réponses des réponses réflexes conditionnées classiques (Voir ci-dessous). Dans ce qui est devenu connu sous le nom de « boite de Skinner », un pigeon était entraîné à picorer un disque ou un rat apprenait à appuyer sur un levier (comportement opérant), avec de la nourriture comme renforcement. D'autres expériences ont établi l'importance des programmes de renforcement, par exemple, un programme de renforcement variable est plus résistant à l'extinction qu'un programme de renforcement continu (D'où le problème avec le jeu où un gros gain occasionnel [ndt : le loto] est fortement renforcé et entraîne un comportement difficile à éliminer [ndt : par rapport à des petits gains tous les jours, comme avec les jeux à gratter]). Skinner et d'autres comportementalistes ont également introduit les concepts de renforcement secondaire, de façonnage et de chaînage. Ils ont étudié comment appliquer ces principes lors de l'entraînement des animaux et aussi dans l'apprentissage chez l’humain. Lorsque vous façonnez le comportement, vous récompensez les approximations successives du comportement, par exemple, vous pourriez récompenser votre chien pour s'être allongé comme première étape de l'entraînement à se retourner. En général, le conditionnement opérant peut être utilisé pour l'apprentissage des réponses qui sont sous contrôle volontaire. La motivation est un facteur et la récompense doit être significative ou désirée. Le conditionnement opérant se produit fréquemment dans la vie quotidienne. Lorsqu'on demande à un jeune enfant de faire 10 questions de mathématiques, que cet enfant considère comme très ennuyeuses, une récompense externe à chaque fois qu'il termine une question (avec une double récompense si elle est correcte) peut aider. Si les récompenses sont brusquement arrêtées, le travail des mathématiques peut rapidement s’éteindre [ndt : l’enfant arrête de faire ses devoirs]. Si l'enfant n'est qu'occasionnellement récompensé (renforcement partiel), l'achèvement des devoirs de mathématiques sera plus résistant à l'extinction. L'enfant découvrira alors qu'il termine ses devoirs plus rapidement et sort jouer. Bientôt, l'enfant pourra terminer le travail rapidement et correctement en sachant qu'il aura alors gagné du temps libre. Le temps de jeu est un renforcement secondaire [ndt : il n’y a plus besoin de récompenser à chaque question, la récompense devient le temps de jeu gagné]. Cela peut se transformer en ce que les parents appellent une bonne habitude à mesure qu'ils vieillissent. Le facteur essentiel dans le conditionnement opérant est que lorsque vous récompensez un comportement, vous augmentez la probabilité de sa récurrence.

2. Conditionnement classique ou conditionnement autonome

Le conditionnement classique est un terme qui fait référence à un autre type d'apprentissage. Il a été décrit à l'origine par Pavlov en Russie comme un réflexe conditionné, ou réflexe appris. Pavlov avait étudié le réflexe impliqué lorsqu'un chien salive lors de la présentation de la nourriture. Il appariera la sonnerie d'une cloche avec la livraison de viande en poudre et le chien "apprend" à saliver au son de la cloche [ndt : car il sait que cette cloche est annonciatrice de la viande]. La nourriture était un stimulus inconditionnel qui produisait une réponse inconditionnelle (salivation). Lorsque le stimulus conditionné, la cloche, a été jumelé à la présentation de la poudre de viande, il en est venu à susciter une réponse conditionnée presque identique de salivation. Pavlov a également fait un deuxième conditionnement, dit secondaire, avec une lumière s'allumant juste avant la cloche, sans viande. La lumière, elle aussi, est venue à provoquer la salivation [ndt : car annonciatrice de la cloche, qui elle-même annonçait la viande dans une autre situation -c'est cela le chaînage-]. Le vrai conditionnement classique ne peut être fait que lorsqu'il y a une réponse réflexe au départ, donc il est vraiment limité aux réponses du système nerveux autonome et ne s'applique pas aux nouveaux comportements. La motivation est largement hors de propos. Le conditionnement émotionnel, qui est un sous-ensemble du conditionnement classique, se produit lorsque toute réaction intestinale, de l'anxiété à la relaxation, est jumelée à un objet neutre. Un exemple serait une personne qui aime voler développant une peur de voler après un vol particulièrement rude qui l’a terrifié. Dans le même ordre d'idée, un jeune enfant (ou le chien de la famille d'ailleurs) peut s'exciter et courir vers la porte d'entrée lorsqu'il l'entend s’ouvrir parce que ce son a été jumelé avec le père qui vient jouer avec lui à la maison. Dans ce cas, l'arrivée du père à la maison est un stimulus inconditionnel qui suscite une excitation accrue chez l'enfant et le chien de la famille.

John Watson a mené une expérience (tristement) célèbre qui a démontré l'acquisition et la généralisation d'une réaction de peur. Il a conditionné la peur d'un rat blanc chez le petit Albert, un enfant de 11 mois qui aimait toucher et explorer les choses, en faisant un bruit fort alors qu'Albert s'approchait du rat. La peur s’est généralisée à d'autres objets en fourrure blanche (lapins, coton, masque de Père Noël, cheveux blancs de Watson). Le conditionnement classique du stimulus conditionné suscite automatiquement une réponse conditionnée après qu'elle ait été appariée un nombre suffisant de fois avec un stimulus non conditionné qui suscite une réponse autonome. C'est pourquoi la motivation n'est pas pertinente dans ce type d'apprentissage. Watson a également inventé le terme "behaviorisme", qu'il a utilisé dans une conférence en 1912, bien que ce soit Skinner et le conditionnement opérant (plutôt que Watson avec son travail en utilisant le conditionnement classique), qui est devenu connu comme « le grand Behavioriste ».

3. Quel type d'apprentissage se produit avec le Biofeedback EEG (dit neurofeedback) ?

a. Conditionnement opérant

Dans le travail séminal de Sterman avec les chats dans les années 1960, la production volontaire d'ondes cérébrales spécifiques a été récompensé avec du lait et du bouillon de poulet. Ces ondes sont devenues connues sous le nom de rythme sensorimoteur [ndt : dit ondes SMR]. Dans notre travail avec le biofeedback EEG, le conditionnement opérant se produit lorsque le client est récompensé pour avoir trouvé un état mental qui lui permet d'atteindre les seuils qui ont été fixés pour les ondes lentes et rapides désignées. Il est récompensé par un retour visuel et auditif, en utilisant généralement un affichage de type jeu. Il peut y avoir des récompenses secondaires sous forme d'éloges ou de jetons, qui peuvent être échangés contre de petites récompenses. Il semble que le cerveau humain apprend avec l'information que le succès est la récompense. Bientôt, la personne peut atteindre rapidement l'état mental désiré. C'est un peu comme s'entraîner à frapper un service de tennis. Au début, c'est gênant et difficile. Si la personne pratique exactement le même swing plusieurs fois, cela devient automatique. Avec l'entraînement moteur, les entraîneurs estiment qu'entre 1 500 et 5 000 répétitions correctes d'un mouvement sont nécessaires pour qu'il soit automatique. Avec le neurofeedback, la règle générale (au moins pour la gestion des symptômes du TDA) est un minimum de 40 séances d'entraînement.

Dans le conditionnement opérant des ondes cérébrales, l’étudiant opère sur l'écran en changeant son état mental jusqu'à ce qu'il reçoive des récompenses. L’étudiant s'exerce autant de fois que nécessaire. Après assez de pratique, le passage à cet état devient presque automatique. A ce stade, notre travail en neurofeedback est de faciliter le transfert de cette compétence à d'autres situations, comme la salle de classe ou les devoirs. Pour ce faire, il peut être utile d'associer l'état mental désiré à l'exécution d'une tâche académique. Cette deuxième étape est supposée impliquer un conditionnement classique. Le principe de base est que lorsque vous récompensez la production d'un schéma particulier d'ondes cérébrales par une rétroaction auditive et visuelle, alors cette information agit comme une récompense et vous augmentez la probabilité de récurrence de cette activité d'ondes cérébrales [ndt : le neurofeedback se base donc sur un apprentissage opérant et ensuite du conditionnement classique. Il est donc très peu probable que des solutions basées uniquement sur du conditionnement classique fonctionnent -cf mon précédent article-].

b. Conditionnement classique

Le conditionnement classique se produit lorsque l'état mental désiré de concentration focalisée est jumelé à l'exécution d'une tâche académique pendant la session d'entraînement de neurofeedback. Cela se fait en demandant à l'étudiant de trouver l'état mental désiré de concentration focalisée, ce qui correspond à une diminution de la vague lente et à une augmentation de l'activité des ondes rapides dans l'EEG. Le fait que l'état mental souhaité est conservé est attesté par une rétroaction auditive continue, même si l’attention visuelle est mise sur le texte ou une question mathématique. Si la rétroaction auditive doit cesser, on demande à l'élève de porter son attention sur l'écran d'affichage de l'EEG jusqu'à ce qu'il ait de nouveau un état de rétroaction stable. Puis il reprend la tâche académique.

Nous augmentons la probabilité que l'étudiant aborde des tâches académiques dans cet état mental ciblé au cours de la vie quotidienne en jumelant l'état mental avec des stratégies métacognitives d'apprentissage au cours de son entraînement en neurofeedback. Ensuite, lorsqu'il est à l'école ou qu'il fait ses devoirs et qu'il réfléchit consciemment à la stratégie, il devrait immédiatement passer à l'état désiré de concentration focalisée qui est l'état physiologique dans lequel il se trouvait lorsqu'il a appris la stratégie.

c. Autres paradigmes d'apprentissage pertinents

i. Façonnement

Le façonnement fait référence au conditionnement par approximations successives. Les dresseurs d'animaux utilisent beaucoup le façonnement et peuvent amener les animaux à adopter des comportements extraordinairement complexes en récompensant les petits pas dans la direction souhaitée. Le fait de récompenser un comportement ou une séquence d'événements neurophysiologiques façonne les composantes contributives de cette séquence d'une manière qui entraîne une augmentation de la fréquence de cette séquence (Sterman, 2000 -lien vers PubMed-). Le façonnement se fait lorsque vous récompensez un petit changement au niveau d’un microvolt d'une bande de fréquence particulière, puis, à mesure que le client réussit, vous changez le seuil pour le rendre un peu plus difficile. Cela fait partie du conditionnement opérant. Lorsque vous travaillez avec des personnes souffrant d'un trouble déficitaire de l'attention, par exemple, vous récompensez un changement vers des modèles plus matures, ce qui signifie réduire la dominance de l'activité des ondes lentes dans la plage thêta.

ii. Apprentissage fortuit ou "associatif".

L'apprentissage fortuit ou "associatif" se produit lorsque les choses deviennent involontairement jumelées avec des renforcements. La lumière rouge qui indique l'activité musculaire sur certains instruments de neurofeedback en est un exemple. Bien qu'il soit nécessaire de réduire les artefacts induient par l'EMG dans l'EEG, vous ne voulez pas que les informations moins importantes concernant l'activité de l'EMG soient plus importantes que la récompense pour l'état mental que vous entraînez. Si le client se concentre principalement sur la lumière de l'EMG, votre courbe d'apprentissage des changements d'EEG peut prendre plus de temps. Vous voudrez peut-être le mettre en évidence au début, pour que le client apprenne à réduire l'EMG afin d'obtenir une rétroaction de qualité avec moins d'artefacts. Cependant, cet apprentissage associatif peut être à la fois une aide et un obstacle. Nous voulons que les associations soient avec des choses telles que des stratégies que le client peut emporter avec lui et transférer à des situations à l'extérieur du cabinet. Dans notre formation, nous changeons les heures de la journée, les matériaux utilisés, les instruments, les écrans de rétroaction et les formateurs. Nous ne voulons pas d'un traitement de transfert dû à un désir de plaire à un client particulier, nous voulons un changement dans les schémas d'EEG. Notre espoir est de réduire au minimum ce type d'appariement à des stimuli qui ne se produisent qu'en situation de cabinet.

iii. Renforcements secondaires

Les renforcements secondaires, comme les éloges et les jetons, peuvent être utilisés pour renforcer davantage l'apprentissage des schémas d'ondes cérébrales. Les jetons peuvent être échangés contre des prix pour aider à motiver un enfant. Cela est particulièrement utile pour les enfants atteints de TDA qui ont tendance à ne pouvoir se concentrer que si quelque chose est intrinsèquement intéressant pour eux ou devient intéressant parce qu'il y a une récompense tangible pour l'avoir fait. Skinner appellerait les jetons un "renforcement conditionné généralisé" puisqu'ils peuvent être utilisés pour une variété de récompenses auto-sélectionnées. L'argent a le même rôle pour les adultes qui travaillent pour cette récompense. Tout ce qui sert de renforcement doit être désiré par la personne qui apprend ou ils ne seront pas motivés à travailler pour lui. Rappelez-vous que la motivation n'est importante que dans le conditionnement opérant. Le conditionnement classique repose sur des réponses réflexes.

iv. Généralisation

Dans sa forme la plus simple, ce terme signifie que ce que le client apprend au cabinet en faisant du neurofeedback se produira également à d'autres moments, à d'autres endroits et avec d'autres personnes et d'autres tâches. Nous savons que la capacité de généraliser est gravement altérée dans certains troubles comme l'autisme. Nous avons déjà parlé de l'importance de tenir compte de la généralisation et nous avons utilisé l'exemple de l'utilisation de stratégies métacognitives par l'élève pendant la séance d’entrainement et d’ensuite utiliser la même stratégie lorsqu'il commence une tâche à l'extérieur du centre. Il existe de nombreuses méthodes que vous pouvez utiliser. Par exemple, un jeune enfant peut se tourner vers l'état cible en regardant le haut de son crayon et en se concentrant constamment sur lui pendant quelques secondes, puis en élargissant progressivement cette focalisation pour inclure le livre ou le tableau noir. Pour les personnes qui sont tendues, nous recommandons des techniques de respiration que nous avons déjà jumelées avec un état mental avantageux dans les séances d'entraînement. Une méthode évidente utilisée par les entraîneurs est lors de l'échauffement des athlètes. Faire en sorte que le client utilise une sorte d'auto-rappel, comme un mot ("focus") ou un mouvement (assis droit, respirant calmement) qui a été jumelé à la production de l'état désiré peut favoriser la généralisation.

L'observation que les résultats de l'entraînement en Neurofeedback se généralisent est quelque chose qui le distingue des autres traitements pour l'ADHD. L'utilisation de médicaments n'entraîne pas la généralisation d'un comportement amélioré ou d'une écriture plus nette lorsque le médicament s'estompe. La modification du comportement qui fonctionne dans une classe n'est généralement pas généralisée à une autre classe ou à la cour de récréation où les mêmes contingences et récompenses ne sont pas en place.

v. Extinction

Dans le conditionnement classique, l'extinction se produit lorsque le stimulus conditionné n'est plus jumelé avec le stimulus non conditionné au cours d'un certain nombre d'essais. Puisque nous voulons avoir des effets durables, nous voulons que la réponse (production de l'état mental désiré) soit résistante à l'extinction. C'est pourquoi les renforts secondaires sont importants. Pavlov a constaté que, même après plusieurs années, une réponse conditionnée pourrait être rétablie à pleine puissance avec quelques essais, de sorte que le réapprentissage est beaucoup plus rapide que l'apprentissage initial. Parfois, il est bon de revoir un client qui a le TDA pour quelques séances de recyclage si les choses semblent déraper en termes de concentration [ndt : c'est pour cela que votre praticien peut vouloir vous revoir une fois tous les 3-6 mois, pour réactiver l'apprentissage].

Lorsque vous formez une personne à une compétence particulière, sa capacité diminuera avec le temps, à moins que cette compétence ne soit mise en pratique. Cependant, s'il y a un renforcement intermittent de la compétence, la tendance à perdre la compétence au point de l'éteindre est nettement réduite. Dans la vie réelle, l'élève devrait recevoir un renforcement positif (éloges, meilleures notes) pour sa nouvelle capacité d'autorégulation de l'attention qui devrait renforcer davantage le "comportement" (état mental).

Note : La théorie de l'apprentissage à elle seule n'explique pas pourquoi les résultats du neurofeedback semblent durer. La plupart des gens qui travaillent sur le terrain émettent l'hypothèse que les changements structurels du cerveau sont aussi un facteur. Des changements dans la production de neurotransmetteurs ou dans leur mode de fonctionnement au niveau de la synapse peuvent également se produire. Les mécanismes de changement immédiat et de changement durable n'ont pas encore été établis [ndt : le livre fait ici référence au fait que les changements comportementaux (conditionnement opérant et classique) vont induire des changements au niveau cellulaire et moléculaire, dont on ignore encore exactement le profil. C'est là l'intérêt des études chez les modèles animaux de laboratoire].

Conclusion

If you speak English, I can only advise you to get this book.

If you do not speak English, as soon as the book Evidence-Based Practice in Biofeedback & Neurofeedback is translated into French, I will write an article. And the AAPB has already agreed to share a few excerpts with you!

Keep in mind that even if these books are intended for practitioners, in the choice of the extract that I distribute, I also try to address the patients, to give them the keys to have a more critical mind towards the vendors of "Neurofeedback solutions".

Neurofeedback is still full of mysteries and the vast misinformation of which the technique is a victim does not help it on a daily basis. But whether you cite BCIA, AAPB, INSR or associated scientific publications: it is already a strong gesture of protest and a frank determination to wish that patients can be managed according to the latest research in Neurosciences.

Thanks again to the AAPB. In our discussions, I felt that we were both driven by the same desire to talk about Neurofeedback, based on scientific evidence. And it is my pleasure to make you discover this association which has been doing a lot for the domain for a very long time.